課程設(shè)計----數(shù)字頻率發(fā)生器的設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　所屬課程名稱 單片機(jī)課程設(shè)計 </p><p>　　題 目 數(shù)字頻率發(fā)生器的設(shè)計 </p><p>　　分 院 機(jī)電學(xué)院 </p><p><b&

2、gt;　　目錄</b></p><p><b>　　一、概述3</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計內(nèi)容3</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計要求3</b></p><p>　　二、頻率發(fā)生器設(shè)計方案4</p><p

3、>　　2.1、方案介紹4</p><p>　　2.2、頻率發(fā)生器的原理與功能4</p><p>　　三、硬件實驗設(shè)計方案5</p><p><b>　　3.1硬件組成5</b></p><p><b>　　3.2電路圖6</b></p><p>　　3.3 小

4、鍵盤接口電路6</p><p>　　3.4 LED顯示電路7</p><p><b>　　四、軟件設(shè)計7</b></p><p><b>　　4.1流程圖7</b></p><p>　　4.2、系統(tǒng)初始化子程序9</p><p>　　4.3、顯示子程序9</

5、p><p>　　4.4參考程序10</p><p>　　五、系統(tǒng)的設(shè)計調(diào)試方法13</p><p>　　5.1、主程序13</p><p>　　5.2、選擇定時器0，方式114</p><p>　　5.3、計算f14</p><p>　　5.4、初始值（即頻率剛開始時）14</p&

6、gt;<p>　　5.5、編寫定時器0的中斷服務(wù)子程序14</p><p><b>　　六、設(shè)計體會14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p>　　數(shù)字頻率發(fā)生器的設(shè)計</p><p><b>　　一、概述</b><

7、/p><p>　　單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無處不在，無所不為”。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費(fèi)產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子、PC機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。 </p><p>　　單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式:一種是在通用微型計算機(jī)中廣泛采用的，將程序

8、存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序存儲器，目前的單片機(jī)以采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開的結(jié)構(gòu)為多。 本課題討論的方波發(fā)生器的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的 51系列單片機(jī)。</p><p><b>　　1.1設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　本課程設(shè)計是設(shè)計一個頻

9、率發(fā)生器，讓其產(chǎn)生方波，用4位數(shù)碼管顯示方波的頻率。</p><p><b>　　1.2設(shè)計要求</b></p><p>　?。?）設(shè)計一個數(shù)字頻率發(fā)生器，要求產(chǎn)生方波信號。</p><p>　　（2）能夠顯示發(fā)送信號頻率，該信號顯示為XXXX四位（或010~~999HZ）。</p><p>　?。?）頻率范圍可調(diào)：10

10、~1000HZ</p><p>　　二、頻率發(fā)生器設(shè)計方案</p><p>　　在電子技術(shù)領(lǐng)域中，實現(xiàn)方波發(fā)生器的方法有很多種，可以采用不同的原理及器件構(gòu)成不同的電路，但可以實現(xiàn)相同的功能。在此次設(shè)計中，有些地方與課題原本的具體要求有點(diǎn)不同。如實現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)時，不是按要求利用調(diào)整變阻器的阻值來完成的，而是用按鍵來實現(xiàn)的。</p><p><b>　　2.1、

11、方案介紹</b></p><p>　　微處理器模塊AT89S52，頻率與占空比信息顯示模塊，2×4矩陣鍵盤模塊，74LS164移位寄存器顯示驅(qū)動模塊。本設(shè)計中用到兩個定時器，定時器0和定時器1，其中定時器0工作在定時方式下，  決定方波的頻率；定時器1同樣工作在定時方式下，用于設(shè)定占空比。用LED顯示器來顯示頻率與占空比，鍵盤的操作是通過外中斷與單片機(jī)共同來控制的，鍵盤操

12、作來完成按要求對頻率與占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　2.2、頻率發(fā)生器的原理與功能</p><p>　　方波發(fā)生器的原理方框圖如圖1所示</p><p>　　由于系統(tǒng)的要求不高，比較單一的，再加上我們是通過定時器來調(diào)節(jié)頻率的，而非電阻，因此實現(xiàn)起來就相對簡化了。僅用鍵盤、AT89S52及串行顯示便可完成設(shè)計，達(dá)到所要求實現(xiàn)的功能。</p>&l

13、t;p>　　頻率發(fā)生器工作原理與功能：</p><p>　　簡單的流程為：主程序掃描鍵盤，將設(shè)置信息輸入，處理后，輸出到LED顯示器顯示。</p><p>　　單片機(jī)的晶振為11.0592MHz，用到了兩個定時器，即定時器0與定時器1，分別進(jìn)行頻率與占空比的定時，兩個定時器都是工作在方式1。根據(jù)計算定時器初值的公式：</p><p>　　計算出定時器0與定時器

14、1所要裝入的初值。</p><p>　　頻率及占空比的顯示電路由74LS164構(gòu)成的驅(qū)動電路和LED數(shù)碼顯示管組成，利用八個數(shù)碼管來顯示，有五位是用來顯示頻率的，有兩位是顯示占空比的，在頻率與占空比顯示管中間有一個LED數(shù)碼管是用來顯示“——”的，用以區(qū)分頻率顯示與占空比顯示的。</p><p>　　此電路的鍵盤是由一個狀態(tài)鍵，四個功能鍵（調(diào)節(jié)頻率與占空比的增減）組成，其特殊之處在于利用外

15、部中斷實現(xiàn)鍵盤掃描。狀態(tài)鍵有三種狀態(tài)，當(dāng)其處于狀態(tài)0時，則其它的鍵會處于無用狀態(tài)，當(dāng)其處于狀態(tài)1時，可通過按四個調(diào)節(jié)鍵來調(diào)節(jié)頻率，處于第三種狀態(tài)時，按四個調(diào)節(jié)鍵中的前兩個便可對占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)了。</p><p>　　三、硬件實驗設(shè)計方案</p><p><b>　　3.1硬件組成</b></p><p>　　MC—51單片機(jī)、鍵盤、LED顯示器

16、、鼠標(biāo)、輔助機(jī)箱。</p><p><b>　　3.2電路圖</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　3.3 小鍵盤接口電路</p><p>　　小鍵盤如圖3所示。它包括8個鍵，系統(tǒng)中用到的鍵只有5個，分別為0號、1號、2號、3號、4號鍵。其中0號鍵是狀態(tài)鍵，采用外部中

17、斷控制，用它來確定其它幾個鍵的按鍵功能，具體作用在前述的系統(tǒng)功能中已做介紹了；另外4個鍵為功能鍵，調(diào)節(jié)頻率與占空比的。小鍵盤中引出的6根線依次分別接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5口。</p><p>　　圖3 小鍵盤接口電路</p><p>　　3.4 LED顯示電路</p><p>　　采用靜態(tài)顯示來實現(xiàn)顯示功能，如圖4所示。移

18、位寄存器74LS164，實現(xiàn)串行輸入，并行輸出。串行數(shù)據(jù)由RXD輸出，從74LS164的A、B端口輸入寄存器，移位時鐘由TXD提供。在移位時鐘作用下，存放顯示器段碼的串行發(fā)送緩沖器數(shù)據(jù)逐位由A、B端移入到74LS164中，再由Q0到Q7并行輸出到顯示數(shù)碼管相應(yīng)的LED上。8片74LS164首尾相串，而時鐘端則接在一起。這部分的最終功能是顯示頻率與占空比。</p><p>　　顯示部分具體電路如圖4所示：</

19、p><p>　　圖4 LED顯示電路</p><p><b>　　四、軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1流程圖</b></p><p>　　主程序包括系統(tǒng)初始化及顯示程序，是一個死循環(huán)系統(tǒng)。其流程圖如圖5所示：</p><p><b>　　程序組成結(jié)構(gòu)

20、</b></p><p>　　4.2、系統(tǒng)初始化子程序</p><p>　　在此程序中，給所有變量賦初值，有鍵盤掃描口、選擇串行口工作方式SCON、狀態(tài)標(biāo)志位flag、初始頻率與占空比及其定時、定時器0與定時器1的工作方式等。初始化時啟動了定時器0與定時器1。</p><p><b>　　4.3、顯示子程序</b></p>

21、;<p>　　利用分離頻率的各位數(shù)值，將各位數(shù)值分別顯示出來。在程序中利用了頻率顯示的高位滅零的方法以致最高位為0時就不顯示，以致顯示效果美觀化。一共有五位是顯示頻率的，若頻率小于10000時，則萬位不顯示；若頻率小于1000時，則萬位與千位都不顯示，依次類推。占空比的顯示規(guī)律與頻率的一樣。顯示子程序流程圖如圖6所示：</p><p><b>　　4.4參考程序</b><

22、/p><p>　　ORG 4000H</p><p>　　SJMP MAIN</p><p>　　ORG 400BH</p><p>　　LJMP 0170H</p><p>　　DISPLAY: EQU 0170H</p><p&

23、gt;　　MAIN: CLR P1.7</p><p>　　MOV SP, #6FH</p><p>　　MOV TH0, #0F2H</p><p>　　MOV TL0, #0FBH</p><p>　　MOV TMOD, #01H&l

24、t;/p><p>　　MOV IP, #20H</p><p>　　MOV IE, #82H</p><p>　　SETB TR0</p><p>　　MOV 7EH, #14H</p><p>　　MOV 7DH, #

25、14H</p><p>　　MOV 78H, #14H</p><p>　　MOV 77H, #14H</p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p>　　MOV 62H, #00H</p><p>　　MOV 63

26、H, #0AH</p><p>　　MOV A, 60H</p><p>　　ANL A, #0FH</p><p>　　MOV 7BH, A</p><p>　　MOV A, 60H</p><p>　　AN

27、L A, #0F0H</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　MOV 7CH, A</p><p>　　MOV A, 61H</p><p>　　ANL A, #0FH</p>

28、<p>　　MOV 79H, A</p><p>　　MOV A, 61H</p><p>　　ANL A, #0F0H</p><p>　　SWAP A</p><p>　　MOV 7AH, A<

29、/p><p>　　JP: JB P1.0, JP1</p><p>　　LCALL YS</p><p>　　JB P1.0, JP1</p><p>　　MOV A, 63H</p><p>　　

30、ADD A, #1</p><p>　　MOV 63H, A</p><p>　　MOV A, 62H</p><p>　　ADDC A, #0</p><p>　　MOV 62H,

31、 A</p><p>　　JP1: LCALL DISPLAY</p><p>　　MOV R2, 62H</p><p>　　MOV R3, 63H</p><p>　　LCALL BTOD</p><p>　　MOV

32、 60H, R5</p><p>　　MOV 61H, R6</p><p>　　MOV R5, #15H</p><p>　　MOV R4, #16H</p><p>　　MOV R3,

33、 #05H</p><p>　　MOV R2, #00H</p><p>　　MOV R6, #62H</p><p>　　MOV R7, #63H</p><p>　　LCALL NDIV1</p><p&

34、gt;　　CLR C</p><p>　　MOV A, #00H</p><p>　　SUBB A, R5</p><p>　　MOV 65H, A </p><p>　　MOV A,

35、 #00H</p><p>　　SUBB A, R4</p><p>　　MOV 64H, A </p><p>　　LJMP KS</p><p>　　DSQ50MS: MOV TL0,

36、65H</p><p>　　MOV TH0, 64H</p><p>　　CPL P1.7</p><p>　　PTFOR: RETI </p><p>　　YS: MOV R7, #89H</p><

37、;p>　　YS1: MOV R6, #0F8H</p><p>　　YS2: NOP </p><p>　　DJNZ R6, YS2</p><p>　　DJNZ R7, YS1</p><p

38、><b>　　RET </b></p><p>　　BCDZHB: MOV R3, #0H</p><p>　　MOV A, @R0</p><p>　　MOV R4, A </p>&l

39、t;p>　　IDTL: MOV A, R4</p><p>　　MOV B, #10</p><p>　　MUL AB</p><p>　　MOV R4,A </p><p>　　MOV A,#

40、10</p><p>　　XCH A,B</p><p>　　XCH A,R3</p><p>　　MUL AB</p><p>　　ADD A,R3</p><p>　　XCH A,R4</p><p>　　INC

41、 R0</p><p>　　ADD A,@R0</p><p>　　XCH A,R4</p><p>　　ADDC A,#0</p><p>　　MOV R3,A </p><p>　　DJNZ R2,IDTL</p><p&g

42、t;<b>　　RET</b></p><p>　　BTOD: CLR A</p><p>　　MOV R4,A</p><p>　　MOV R5,A</p><p>　　MOV R6,A</p><p>　　MOV R7,#16</p

43、><p>　　BTOD1 : CLR C</p><p>　　MOV A,R3</p><p><b>　　RLC A</b></p><p>　　MOV R3,A</p><p>　　MOV A,R2</p><p>

44、;<b>　　RCL A</b></p><p>　　MOV R2,A</p><p>　　MOV A,R6</p><p>　　ADDC A,R6</p><p><b>　　DA A</b></p><p>　　MOV

45、R6,A</p><p>　　MOV A,R5</p><p>　　ADDC A,R5</p><p><b>　　DA A</b></p><p>　　MOV R5,A</p><p>　　MOV A,R4</p>

46、<p>　　ADDC A,R4</p><p><b>　　DA A</b></p><p>　　MOV R4,A</p><p>　　BJNZ R7,BTOD1</p><p><b>　　RET</b></p><

47、p>　　NDIV1: MOV A,R3</p><p>　　CLR C</p><p>　　SUBB A,R7</p><p>　　MOV A,R2</p><p>　　SUBB A,R6</p><p>　　JNC NDIV5</

48、p><p>　　MOV R0, #16</p><p>　　NDIV2:CLR C</p><p>　　MOV A,R5</p><p>　　RLC A</p><p>　　MOV R5, A</p><p>　　MOV

49、 A,R4</p><p><b>　　RLC A</b></p><p>　　MOV R4,A </p><p>　　MOV A,R3</p><p><b>　　RLC A</b></p><p>　　MOV R3,

50、A</p><p>　　XCH A,R2</p><p><b>　　RLC A</b></p><p>　　XCH A,R2</p><p>　　MOV F0,C</p><p><b>　　CLR C</b></p&

51、gt;<p>　　SUBB A,R7</p><p>　　MOV A,R2</p><p>　　SUBB A,R6</p><p>　　JB F0,NDIV3</p><p>　　JC NDIV4</p><p>　　NDIV3:

52、MOV R2,A</p><p>　　MOV A,R1</p><p>　　MOV R3, A </p><p>　　INC R5</p><p>　　NDIV4: DJNZ R0, NDIV2</p><p>　　CLR F0 <

53、/p><p><b>　　RET</b></p><p>　　NDIV5: SETB F0</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　五、系統(tǒng)的設(shè)計調(diào)試方法</p><p><b>　　5.1、主程序</b>&l

54、t;/p><p>　　首先讓顯示器顯示為0010（HZ）</p><p>　　用定時器軟件t定時=50ms，則t=2t定時=1000mms=0.1s則其頻率為f=10HZ</p><p>　　調(diào)試修改：t定時=5ms, 則t=2t定時=10ms=0.01ms, 則f=100HZ</p><p>　　t定時=0.5ms, 則t=2t定時=1ms=

55、0.001ms, 則f=1000HZ</p><p>　　定時器的時間常數(shù)為X（16位）分別為：TH0（高8位），TL0（低八位）</p><p>　　5.2、選擇定時器0，方式1</p><p>　　t定時=（216-X）12／fosc, fosc=8MHZ=8×106</p><p>　　設(shè)定頻率值求f求T求t定時（采用倒求法

56、）</p><p>　　則t定時=T/2=1/2f</p><p>　　代入上式t定時=（216-X）12/focs,得</p><p>　　1/2f=（216-X）12/focs</p><p>　　則X=216-focs/2f×12=216-8×106/24f=216-106/3f=F2FBH(運(yùn)用乘除法程序)<

57、/p><p><b>　　5.3、計算f</b></p><p>　?。ǜ鶕?jù)其范圍是多大值，然后分配存儲器，如果結(jié)果是小于256就使用一個單元存儲，如果是大于256則就應(yīng)該使用多個單元存儲。）</p><p>　　已知=10~1000（這是需要把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制）算出結(jié)果占兩個單元（高8位60H和低8位61H），分別裝在片內(nèi)RAM內(nèi)。<

58、/p><p>　　5.4、初始值（即頻率剛開始時）</p><p>　　頻率f=10把其裝入60H和61H內(nèi)，如果是000AH則60H為00,61H為0A</p><p>　　顯示（按十進(jìn)制顯示）時，將（60H）（61H）內(nèi)容值轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)（這是需要一個轉(zhuǎn)換程序）</p><p>　　轉(zhuǎn)換后，會出現(xiàn)千、百、十、個</p><

59、p>　　則顯示器上會顯示：滅 滅 滅 滅 千 十 百 個（HZ），地址分別為：7E、7D、7C、7B、</p><p>　　7AH、79H、78H、77H</p><p>　　根據(jù)上述條件執(zhí)行下列步驟：f—T--t定時—x--t定時</p><p>　　5.5、編寫定時器0的中斷服務(wù)子程序</p><p>　　每當(dāng)定時時間到，對P1.7

60、求反然后修改頻率值，設(shè)一個鍵（即為增加鍵）如示意圖：</p><p>　　判斷：P1.7=0說明按下鍵</p><p>　　使（60H）（61H）內(nèi)容加1，也就是f+1</p><p>　　實行循環(huán)指令，從四—4處開始循環(huán)。（將其轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)寄存在顯示器內(nèi)并不斷顯示出來）</p><p><b>　　六、設(shè)計體會</b>

61、;</p><p>　　在單片機(jī)課程設(shè)計中，我不僅加深了對單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。更重要的是，我在這一設(shè)計過程中，學(xué)會了堅持不懈，不輕易言棄。設(shè)計過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我們而敲響。</p><p>　

62、　但是，由于平時對單片機(jī)知識學(xué)習(xí)得不夠扎實，理解得不夠透徹、一知半解，致使在運(yùn)用是不能貫通，導(dǎo)致在設(shè)計過程中困難重重，往往無從下手，但是通過和同組的同學(xué)一起探討，最后還是一步一步的把所有的問題給一一解決了。在這次設(shè)計過程中，我也對word、繪圖軟件以及畫圖板等軟件有了更進(jìn)一步的了解，這使我在以后的學(xué)習(xí)中更加熟練。</p><p>　　總之，本次單片機(jī)課程設(shè)計讓我悟出了許多東西：第一，就是對資料的搜索、整理、歸類、

63、總結(jié)、保存的能力是一個至關(guān)重要的個人能力。如果沒有這種能力，在大學(xué)學(xué)習(xí)階段，那么我們的學(xué)習(xí)將會是一種負(fù)擔(dān)；今后我們走出校門，甚至在整個人生階段，也將會碌祿無為；第二，我們要學(xué)會堅持不懈，不輕易言棄，這對于我們非常的重要。如果我們沒有這種精神，一旦我們遇到一點(diǎn)挫折，我們也許就會被打敗，以后進(jìn)入社會就會沒有我們的立足之地。因此，我們要珍惜大學(xué)時光，循序漸進(jìn)的培養(yǎng)這些能力，這樣才不會被瞬息萬變的時代所淘汰。</p><p&

64、gt;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.張凱編.MCS—51單片機(jī)綜合系統(tǒng)及其設(shè)計開發(fā).北京：科學(xué)出版社，1996</p><p>　　2.張紅潤編.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程.第2版.北京：清華大學(xué)出版社，2003</p><p>　　3.姜武中編.單片機(jī)原理與接口技術(shù).大連：大連理工大學(xué)出版社，2002</p>&

65、lt;p>　　4. 徐君毅.單片微型機(jī)原理與應(yīng)用[M].上海：上海科技出版社,1995</p><p>　　5. 公茂法.單片機(jī)人機(jī)接口實例集[M].北京：航空航天大學(xué)出版社,1998.</p><p>　　6. 沈紅衛(wèi).基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[M].北京：電子工業(yè)出版社, 2005.</p><p>　　7. 李廣弟，朱月秀等.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京