按键控制单片机PWM输出设计

学校编号天津程健大学单片机原理及应用教程设计规格按键控制的单片机脉宽调制输出设计从2016年5月30日至2016年6月10日学生姓名班级成就讲师(签名)控制和机械工程学院2016年6月10日内容第一章系统方案设计11.1 PWM11.2 STC12C5A60S2简介11.3模拟工具介绍21.3.1序言21.3.2凯尔文3引言4第二章硬件电路设计52.1复位电路52.2时钟电路52.3按键中断52.4显示电路6第三章程序设计流程图7第4章系统模拟84.1模拟图84.2程序84.3 PCB11参考文献12第一章系统方案设计1.1脉宽调制脉宽调制的全称是脉宽调制，它通过改变输出方波的占空比来改变等效输出电压。1.2 STC 12 C5 a 60s 2简介STC12C5A60S2是由STC生产的单时钟/机器周期(1T)单片机。它是新一代8051单片机，速度快、功耗低、抗干扰能力强。该指令代码完全兼容传统的8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2个脉宽调制通道，8个高速10位模数转换，用于电机控制，强干扰场合。1)引脚描述：1.P0.0 P0.7P0: P0端口既可用作输入/输出端口，也可用作地址/数据多路复用总线。当P0用作输入/输出端口时，P0是一个8电平双向端口，内部有一个弱上拉电阻，不需要外部上拉电阻。当P0用作地址/数据多路复用总线时，它是低8位地址线A0至A7和数据线D0至D72、P1.0/ADC0/CLKOUT2标准输入输出端口，模数转换器输入通道0，独立波特率发生器的时钟输出3、P1.1/ADC14、P1.2/ADC2/ECI/RxD2标准输入输出端口、模数转换器输入通道2、主成分分析计数器外部脉冲输入引脚、第二串口数据接收端5、P1.3/ADC3/CCP0/TxD2外部信号捕捉、高速脉冲输出和脉宽调制输出、第二串口数据发送端6.p1.4/adc4/ccp1/ssnonSPI同步串行接口的从机选择信号7、1.5/ADC5/MOSISPI同步串行接口主机输出和从机输入(主机输入和从机输出)8、1.6/ADC7/SCLKSPI同步串行接口主机输入、从机输出9、2.0 2.710.P2端口内部有一个上拉电阻，可用作输入和输出端口(8位双向端口)以及高8位地址总线。11、P3.0/RxD标准输入输出端口，串行端口1数据接收端12.p3.1/int0non外部中断0、下降沿中断或低中断13、P3.3/INT114.p3.4/t0/intnon /CLKOUT0定时器计数器0的外部输入、定时器0的下降沿中断、定时器计数器0的时钟输出2)模数转换器的结构：带模数转换的S2系列单片机在P1端口有一个模数转换端口，并有8路10位高速模数转换器，速度为250千赫(250，000次/秒)。8通道电压输入型模数转换器，可用于温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。上电复位后，P1端口是一个弱上拉输入输出端口。用户可以通过软件设置将8个通道中的任何一个设置为模数转换。不需要用作模数转换器的端口可以继续用作输入输出端口。单芯片模数转换器由多个开关、比较器、连续比较寄存器、10位数模转换器、转换结果寄存器和模数转换器组成。微控制器的模数转换器是一个连续比较模数转换器。初级和次级比较模数转换器由一个比较器和一个数模转换器组成。通过连续比较逻辑，从MSB开始，将每个输入电压依次与内置数模转换器的输出进行比较。经过多次比较后，转换后的数字量依次逼近输入模拟量的相应值。逐次比较型模数转换器具有速度快、功耗低的优点。对于要用作AD的端口，将P1ASF特殊功能寄存器中的相应位置设置为“1”，并将相应端口设置为模拟功能。STC12C5A60S2引脚图如图1所示。图1 STC12C5A60引脚图1.3模拟工具介绍1.3.1鱼精的介绍Protues软件是英国Labcenter electronics出版的EDA工具软件。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能，而且可以模拟单片机和外围设备。它是模拟单片机和外围设备的最佳工具。虽然在中国的推广才刚刚开始，但却受到了单片机爱好者、从事单片机教学的教师以及致力于单片机开发和应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)。从原理图布局、代码调试到单片机与外围电路的联合仿真，从一键开关到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。目前，它是世界上唯一集成电路仿真软件、印刷电路板设计软件和虚拟模型仿真软件的设计平台。其处理器型号支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430。2010年将增加Cortex和DSP系列处理器，其他系列处理器型号将不断增加。就编译而言，它还支持IAR、Keil和MPLAB。Protues软件具有其他EDA工具软件的功能(如multisim)。这些功能是：(1)原则布局(2)印刷电路板自动或手动布线(3)SPICE电路仿真革命性特征：(1)交互式电路仿真。用户甚至可以使用实时设备，如随机存取存储器、只读存储器、键盘、电机、发光二极管、液晶显示器、模数转换器、一些SPI设备和一些IIC设备。(2)模拟处理器及其外围电路。可以模拟51系列、AVR、PIC、ARM等常用的主流单片机。也可以根据原理图直接在虚拟样机上编程，然后配合显示和输出，查看操作后的输入输出效果。通过系统配置的虚拟逻辑分析仪和示波器，Protues建立了一个完整的电子设计开发环境。Protues有4个功能模块：1)智能原理图设计丰富的设备库：可以轻松创建超过27，000种组件。智能设备搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需设备；智能连接功能：自动连接功能使连接线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：使用总线设备和总线布线，使电路设计简洁明了；可输出高质量的图纸：打印质量的BMP图纸可通过个性化设置生成，并可方便地用于各种文档，如WORD和POWERPOINT。2)完善的电路仿真功能(Prospice)ProSPICE混合仿真：基于行业标准SPICE3F5，实现数模电路的混合仿真；超过27，000个模拟设备：模拟设备可以通过制造商的内部原型或SPICE文件自行设计。Labcenter还不断发布新的模拟设备，还可以导入第三方发布的模拟设备。各种激励源：包括DC、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频(使用wav文件)、指数信号、单频调频、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入；丰富的虚拟仪器：13种面板操作逼真的虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、DC电压/电流表、交流电压/电流表、数字模式发生器、频率计/计数器、逻辑探针、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等。生动的模拟显示：彩色点用于显示引脚的数字电平，导线用于显示不同颜色的对地电压，动态设备(如电机、显示设备、按钮)的使用可以使模拟更加直观、生动；高级图形仿真功能(ASF):基于图标的分析可以准确地分析电路的许多指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅里叶频谱分析等。以及一致性分析。3)独特的供应链协同仿真功能(VSM)支持主流的中央处理器类型：ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等。随着版本升级，处理器类型继续增加，例如CORTEX、不久将支持的数字信号处理器；支持通用外设型号：如字符液晶模块、图形液晶模块、发光二极管点阵、发光二极管七段显示模块、键盘/按键、DC/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等。其COMPIM(串口物理接口模型)也能使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信；实时仿真：支持UART/USART/EUSATS仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。编译调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源代码级仿真，8051汇编编译器、AVR、PIC也可与第三方集成编译环境(如IAR、Keil、Hitech)结合，进行源代码级仿真和高级语言调试。”。4)实用的电路板设计平台从原理图到印刷电路板的快速通道：原理图设计完成后，一键可进入ARES印刷电路板设计环境，实现从概念到产品的完整设计。高级自动布局/布线功能：支持设备的自动/手动布局；支持无网格自动布线或手动布线；支持引脚切换/栅极切换，使印刷电路板设计更加合理；完整的印刷电路板设计功能：可设计多达16个铜箔层、2个丝网层和4个机械层(包括板边)，用户可设置灵活的布线策略，可实现自动设计规则检查和三维可视化预览；支持多种输出格式：它可以输出多种格式的文件，包括Gerber文件的导入或导出，方便与其他印刷电路板设计工具(如protel)和印刷电路板设计和加工的相互轮换。”。5)Protues提供了丰富的资源。(1)Protus可以提供仿真组件资源：数以千计的组件，如模拟数字和模拟、交流和DC，以及30多个组件库。(2)Protues可以提供的模拟仪器资源：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交流/DC电压表、交流/直流电流表。理论上，同一仪器可以在一个电路中随机调用。(3)除了实际的仪器外，Protues还提供图形显示功能，能够以图形方式实时显示线路上变化的信号。它的功能与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器具有理想的参数，例如极高的输入阻抗和极低的输出阻抗。所有这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。(4)Protus提供的调试工具，为电路测试提供了丰富的测试信号。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。保护电路的功能仿真；由PROTUES绘制原理图后，调用编译后的目标代码文件：*。十六进制，在PROTUES的原理图中可以看到仿真的实际运行状态和过程。PROTUES是单片机课堂教学的高级助手。PROTUES不仅能可视化许多单片机实例的功能，还能可视化许多单片机实例的运行过程。前者能在一定程度上获得物理演示实验的效果，而后者是物理演示实验难以达到的效果。然而，其元件和连接电路与传统的单片机实验硬件高度对应。这在很大程度上取代了传统单片机实验教学的功能，如元件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。课程设计和毕业设计是学生就业的重要实践环节。由于PROTUES提供了大量实验室无法比拟的元器件库、修改电路设计的灵活性、实验室在数量和质量上无法比拟的虚拟仪器和仪表，也为培养学生的实践精神和创新精神提供了平台。随着科学技术的发展，“计算机仿真技术”已经成为许多设计部门重要的初步设计方法。它具有设计灵活、结果和过程统一的特点。设计时间可以大大缩短，成本可以大大降低，工程制造的风险也可以降低。相信PROTUES在单片机的开发和应用中会得到越来越广泛的应用。1 . 3 . 2 keil uv ision 3简介凯尔文3是由德国凯尔文软件公司生产的51系列单片机兼容的C语言软件开发系统。它是用一种接近传统C语言的语法开发的。与汇编语言相比，C语言在功能、结构、可读性和可维护性方面具有明显的优势。因此，它易于学习和使用，大大提高了工作效率和项目开发周期。它还可以嵌入组件。您可以将它嵌入到关键位置，使程序达到接近装配的工作效率。KEILC51标准C编译器为8051单片机的软件开发提供了C语言环境，同时保留了高效快速汇编代码的特点。C51编译器的功能不断得到增强，这使您更接近于中央处理器本身和其他派生物。C51已经完全集成到uVision2集成开发环境中，其中包括：编译器、汇编器、实时操作系统、项目管理器和调试器。集成开发环境可以为他们提供一个单一而灵活的开发环境。Keil C51软件提供了丰富的库函数、强大的集成开发和调试工具、完整的Windows界面，并且可以在很短的时间内学会使用keil c51开发单片机应用程序。另一个要点是，如果您查看编译后的汇编代码，您可以意识到由Keil C51生成的目标代码非常高效，并且由大多数语句生成的汇编代码简洁易懂。在开发大型软件时，它能更好地体现高级语言的优势。第二章硬件电路设计2.1复位电路复位电路的基本功能是在系统通电时提供复位信号，并取消复位信号，直到系统电源稳定。为了安全起见，在电源稳定之前，复位信号不会被取消，以防止复位受到电源开关或电源插头的通断过程引起的抖动的影响。STC12C5A60的复位由外部电路实现，