单片机波形发生器课程设计报告.doc

单片机课程设计题 目：波形发生器方波学 院：电气工程学院专业班级：09自动化1班姓 名：徐少伟学 号：p091813196指导教师：王晓燕同 组 人：陶瑞、陈子建引言单片机的出现是近代计算机技术发展史上的重要里程碑。单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。近年来随着电子技术和微型计算机技术的迅速发展，单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断扩大，在工业测控、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人通信终端及通信产品中得到了广泛应用，已成为现代电子系统中最重要的智能化核心部件。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中三角波发生器就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本课程设计是在学习了单片机的基本原理的基础上进行的，综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并仿真实现，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验；进一步熟悉和掌握单片机的内部结构和工作原理，了解单片机应用系统设计的基本方法和步骤。目录1 设计概述31.1 设计目标和要求31.2 设计思路32 系统方案及硬件设计42.1 设计方案42.2 方案的硬件总体方框图42.3定时/计数器t0输出方波的原理42.4 硬件设计52.4.1时钟振荡电路52.4.2加1及输出直线电路62.4.3显示电路62.4.4波形输出电路73 软件设计83.1系统分析83.2 各子程序93.2.1 p0口显示程序93.2.2 p2口显示程序93.2.3改变计数初值th0、tl0程序103.2.4按键改变频率的程序114 proteus软件仿真114.1 系统仿真设计114.2仿真结果分析125 系统原理图126 心得体会137 源程序.151 设计概述1.1 设计目标和要求1.设计一款能输出方波的波形发生器；2.设计波形输出按钮：当按下按钮的时候，输出方波，再按下输出直线；3.led显示输出波形周期；4.可利用键盘改变输出波形周期；5.其他功能；1.2 设计思路首先确定我们所设计的是一个波形发生器，可以利用中断，使单片机p1.2引脚输出方波根据所要实现的功能，先在proteus软件上仿真。根据所选用的硬件可以将整个软件设计分为若干子程序，有初始化、查询时间、发送指令、读取数据、显示频率等构成，可将以上子程序分别设计，实现各自的功能，再在子程序中调用，就可以实现预期的目标。在proteus软件里画出相应的电路图，将编写好的程序的编译后的文件下载到proteus电路图的单片机里，进行仿真，设置不同的参数，看是否达到了我们设计所要求的目标，如果不符合要求，需要检查程序算法和硬件连接是否有误。2 系统方案及硬件设计2.1 设计方案利用查询程序，是at89c51的p1.2引脚输出方波。采用中断t0，并利用查表，改变th0,tl0的初始值，就可以得到不同频率的方波。利用加1、减1键，改变输出波形的频率。2.2 方案的硬件总体方框图at89c51复位晶振键盘改变频率led显示频率波形输出采用加1减1按键改变波形频率，利用两个七段数码管显示输出波形的频率，利用一个数码管显示频率的改变。2.3 定时/计数器t0输出方波的原理采用定时/计数器t0的方式2，在p1.2引脚上输出方波。(1) t0工作在定时的方式2时，控制字tmod配置：m1m0=02,gate=0，c/t=0，方式控制字为02h（2）计算计数初值x：由于晶振为12mhz，所以机器周期为1us。f/hz2.02.53.35.0101113141720253350t/us5004003002001009080706050403020t/us250200150100504540353025201510计数长n250200150100504540353025201510初值x65610615620621121622122623123624124616进制06h38h6ah9chcehd3hd8hddhe2he7hechf1hf6h2.4 硬件设计2.4.1 时钟振荡电路采用的是1mhz的晶振频率，它与单片机的硬件连接电路如图1所示图1 晶振电路2.4.2加1及输出直线电路按下dsw1的任意键就可以输出直线；通过inc1键可以改变波形的频率，电路如图2所示图2 加1及输出直线电路2.4.3显示电路显示电路采用两个七段数码管，为共阳极结构，通过设置不同的段码可以显示频率。电路连接如图3所示。图3显示电路七段数码管引脚图，如图4所示。图4 数码管引脚2.4.4 波形输出电路图5 波形输出电路3 软件设计3.1系统分析开始从p1口读取数据设置定时/计数方式并并给2，采用中断输出方波显示频率图6主程序流程图3.2 各子程序3.2.1 p0口显示程序 定义显示表led_p0，利用查表程序mov a,a+dptr搜寻相应的16进制数，送p0口显示。利用p0口显示频率的十位上的数值。程序：mov r0,a mov dptr,#led_p0 movc a,a+dptr mov p0,amov a,r0 显示表led_p0：led_p0:db 24h,24h,30h,12h,0f9h,0f9h,0f9h,0f9h,0f9h,0a4h,0a4h,0b0h,92h3.2.2 p2口显示程序定义显示表led_p2，利用查表程序mov a,a+dptr搜寻相应的16进制数，送p2口显示。利用p2口显示频率的个位上的数值。程序：mov r1,a mov dptr,#led_p2 movc a,a+dptr mov p2,a mov a,r1显示表led_p2：led_p2:db 0c0h,92h,0b0h,0c0h,0c0h,0f9h,0b0h,92h,0f8h,0c0h,0b0h,92h3.2.3 改变计数初值th0、tl0程序利用查表程序，可以改变定时/计数器t0方式2的计数初值th0、tl0的值，并利用p3口连接数码管以显示频率的改变。程序：mov r2,a mov dptr,#key_in movc a,a+dptr mov th0,a mov tl0,a mov p3,a mov tmod,#02h setb tr0 jnb tr0,$ clr tr0 cpl p1.2 mov a,r2表key_in:key_in:db 06h,38h,6ah,9ch,0ceh,0d3h,0d8h,0ddh,0e2h,0e7h,0ech,0f1h,0f6h3.2.4 按键改变频率的程序 在p1.0口连接按键，通过改变p1.0口的状态，实现对寄存器a加1或减1功能。start:mov a,#0setb p1.0setb p1.1loop:jnb p1.0,incr jnb p1.1,decr jmp loopincr:jnb p1.0,incr add a,#1 jmp loopdecr:jnb p1.1,decr add a,#99 cjne a,#0,decr jmp loop4 proteus软件仿真 4.1 系统仿真设计本设计是在proteus环境下进行仿真的，仿真所用到的器件有：单片机at89c51，七段数码管7seg，按键dipsw8一些电阻，电容等。4.2仿真结果分析本设计在仿真的条件下可以正确的显示频率。仿真时频率显示如图7所示 图7 5 系统原理图 通过proteus进行元器件的查找与连接仿真得到下图 图86 心得体会在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过几次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事，举个例子，以前写的那几次，数据加减时，我用的都是bcd码，这一次，我全部用的都是16进制的数直接加减，显示处理时在用除法去删分,感觉效果比较好，有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。 通过这次对波形发生器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于波形发生的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。 通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。 从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。7 源程序：org 0000h ljmp start org 0100hstart:mov a,#0setb p1.0setb p1.1loop: mov r0,a mov dptr,#led_p0 movc a,a+dptr mov p0,a mov a,r0 mov r1,a mov dptr,#led_p2 movc a,a+dptr mov p2,a mov a,r1 mov r2,a mov dptr,#key_in movc a,a+dptr mov th0,a mov tl0,a mov p3,a mov tmod,#02h setb tr0 jnb tr0,$ clr tr0 cpl p1.2 mov a,r2 jnb p1.0,incr jnb p1.1,decr jmp loopincr:jnb p1.0,incr add a,#1 jmp loopdecr:jnb p1.1,decr add a,#99 cjne a,#0,decr