两路相位可调方波信号发生器

1、 武汉理工大学单片机原理与应用课程设计说明书1.设计原理单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。 单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截

2、然分开的结构为多。 本课题讨论的方波发生器的核心是目前应用极为广泛的 51系列单片机。本课程设计是设计一个方波发生器，用1602显示方波的频率和相位差。系统的整体图如下：图1系统整体图系统默认的频率为10HZ，默认的相位差为0。1.1复位电路设计如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态，而无法执行程序。由C1，R1，开关构成开关复位电路，如图2。上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平。当单片机在运行状态下，按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电复位和手动复位。图2 复位电路1.2振荡电路设计如图3所示，外接石英晶体或者陶瓷谐振器以及电容C2，C3接在放大器的反馈

3、电路中构成并联谐振电路。谐振器本身对外接电容C2、C3虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度以及温度的稳定性，如果使用石英晶体，推荐使用30pF，而使用陶瓷谐振器建议选择40pF。本次设计使用的是石英晶体谐振器，因此采用30pF的电容，晶振频率为12MHZ。图3 振荡电路1.3矩阵键盘设计在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图1所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多

4、出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，下图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。图4 矩阵键盘1.4液晶显示液晶如图：图5 液晶1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线

5、的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样，其中：引脚符号功能说明1VSS一般接地2VDD接电源（+5V）3V0液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。4RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。5R/WR/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。6EE(或EN)端为使能(enable)端，写操作时，下降沿使能。读操作时，E高电平有效7DB0低4位三态、 双向数据总线

6、 0位（最低位）8DB1低4位三态、 双向数据总线 1位9DB2低4位三态、 双向数据总线 2位10DB3低4位三态、 双向数据总线 3位11DB4高4位三态、 双向数据总线 4位12DB5高4位三态、 双向数据总线 5位13DB6高4位三态、 双向数据总线 6位14DB7高4位三态、 双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flag）15BLA背光电源正极16BLK背光 电源负极寄存器选择控制表RSR/W操作说明00写入指令寄存器（清除屏等）01读busy flag（DB7），以及读取位址计数器（DB0DB6）值10写入数据寄存器（显示各字型等）11从数据寄存器读取数据注：关于E=H脉冲

7、开始时初始化E为0，然后置E为1，再清0.busy flag（DB7）：在此位为1时，LCD忙，将无法再处理其他的指令要求。2. 程序流程图图6 流程图3. 源程序#include <reg51.h>#include <math.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit test=P37;sbit LCDEN=P22;sbit LCDRS=P20;sbit LCDRW=P21;sbit WaveA=P30; sbit WaveB=P31; uchar Frequency,Key_Value,Fl

8、ag,a6;uint data Phase_Difference;double Control_Phase=0.000001;int data Counter_T0,Number_T0, Counter_T1,Number_T1;/*void Initial_System();uchar Scan_Keyboard();uint Get_Number_T0(uchar Frequency);uint Get_Number_T1(uchar Frequency);void Increase_Frequency();void Decrease_Frequency();void Increase_P

9、hase_Difference(uint data Step_Phase_Difference);/void Decrease_Phase_Difference(uint data Step_Phase_Difference);void Calculate_Frequency_Phase(void);void Display_Frequency_Phase();void Delay(uint);void Write_Cmd(uchar cmd);void Write_Data(uchar Data);void LCD_Init();/*void main()Initial_System();w

10、hile(1)Key_Value=Scan_Keyboard();Calculate_Frequency_Phase();Display_Frequency_Phase(); /*void Initial_System()WaveA=0;WaveB=0;Control_Phase=0.000001;Frequency=10;Phase_Difference=0;Counter_T0=0;Counter_T1=0;Number_T1=Get_Number_T1(Frequency);TMOD=0x22;TH1=0x38; /256-200TL1=0x38; /256-200TH0=0xc9; /

11、256-201TL0=0xc9;EA=1;ET1=1;TR0=1;TR1=1;LCD_Init();/*void Write_Cmd(uchar cmd) LCDEN=1; LCDRS=0; P0=cmd; Delay(5); LCDEN=0;/*void Write_Data(uchar Data) LCDEN=1; LCDRS=1; P0=Data; Delay(5); LCDEN=0;/*void LCD_Init() LCDRW=0; LCDRS=0; Write_Cmd(0x01); Write_Cmd(0x38); Write_Cmd(0x0C); Write_Cmd(0x06);

12、 Write_Cmd(0x80); Write_Data('F'); Write_Data('R'); Write_Data('E'); Write_Data(':'); Write_Cmd(0x80+0x40); Write_Data('P'); Write_Data('H'); Write_Data('A'); Write_Data(':');/*uchar Scan_Keyboard()uchar key;uchar temp1,temp2;P1=0x0f;if

13、(P1!=0x0f)temp1=P1;P1=0xf0;temp2=P1;P1=0x0f;while(P1!=0x0f)Delay(10);key=temp1|temp2;switch(key)case 0xee :return 0; break;case 0xde :return 1; break;case 0xbe :return 2; break;case 0x7e :return 3; break;case 0xed :return 4; break;case 0xdd :return 5; break;case 0xbd :return 6; break;case 0x7d :retu

14、rn 7; break;case 0xeb :return 8; break;case 0xdb :return 9; break;case 0xbb :return 10; break;case 0x7b :return 11; break;case 0xe7 :return 12; break;case 0xd7 :return 13; break;case 0xb7 :return 14; break;case 0x77 :return 15; break;default : return 16;/*uint Get_Number_T0(uchar Frequency)uint h;do

15、uble l;l=(double)Frequency;l=Control_Phase*0.5/l;l=l/0.000055;h=l;if(l-h>+0.5)h=h+1;return h;/*uint Get_Number_T1(uchar Frequency)uint h;double f;f=(double)Frequency;f=0.5/f;f=f/0.0002;h=f;if(f-h>=0.5)h=h+1;return h;/*T0void Timer0_Interrupt() interrupt 1Counter_T0+;if(Counter_T0>Number_T0)

16、Counter_T0=0;if(Flag=0)WaveB=WaveA;elseWaveB=WaveA;ET0=0;TR0=0;/*T1void Timer1_Interrupt() interrupt 3 Counter_T1+; if(Counter_T1>Number_T1)Counter_T1=0;WaveA=WaveA;ET0=1;TR0=1;/*void Increase_Frequency()if(Frequency<=256-10) Frequency=Frequency+10;else Frequency=255;Number_T1=Get_Number_T1(Fr

17、equency);/*void Decrease_Frequency()if(Frequency>10)Frequency=Frequency-10;elseFrequency=1;Number_T1=Get_Number_T1(Frequency);/*void Increase_Phase_Difference(uint data Step_Phase_Difference)Control_Phase=Control_Phase+0.00555556*Step_Phase_Difference;if(Control_Phase>=1&&Flag=1)Flag=0

18、;Control_Phase=0.000001;else if(Control_Phase>1)Flag=1;Control_Phase=Control_Phase-1; Phase_Difference+=Step_Phase_Difference;if(Phase_Difference>=360)Phase_Difference=0;void Calculate_Frequency_Phase(void)switch(Key_Value) case 0:Increase_Frequency();break; case 1:Decrease_Frequency();break;

19、case 2:Increase_Phase_Difference(10); break; case 3:Initial_System();break; default :break;Number_T0=Get_Number_T0(Frequency);void Display_Frequency_Phase()uchar i,j;a0=Frequency/100;a1=(Frequency%100)/10;a2=Frequency%10;a3=Phase_Difference/100;a4=(Phase_Difference%100)/10;a5=Phase_Difference%10;Wri

20、te_Cmd(0x80+5);for(i=0;i<=2;i+)Write_Data(ai+48);Delay(5);Write_Cmd(0x80+0x40+5);for(j=3;j<=5;j+)Write_Data(aj+48);Delay(5);test=0;void Delay(uint i)uint j,k;for(k=i;k>0;k-)for(j=110;j>0;j-);4. 仿真结果分析4.1系统初始化系统默认频率为10HZ，相位差为0.液晶显示，示波器测量如图：图7 系统初始图4.2频率100HZ，相位差0图8 频率100HZ，相位差04.3频率10HZ，相位差90图9频率10HZ，相位差904.4频率100HZ，相位差90图10频率100HZ，相位差905. 心得体会 通过本次课程设计，我对单片机和C语言的相关知识得到了进一步的，刚开始看到这个题目的时候，感觉倒计时不是很难，有对应的输入，在控制芯片的作用下，进行递减的控制，就可以达到效果。所以刚开始的时候，做的还不是很认真，当设计进行到具体环节的