基于单片机的PWM输出控制

1、智能仪表综合训练设计说明书题目：基于单片机的PW瞬由控制学生姓名：学号：专业：班级：指导教师:智能仪表综合训练设计说明书摘要随着电子技术及微控制器（MCU）的快速发展，自动控制技术在工业领域应用十分广泛。许多设备之间的连接或者控制都是由标准的15V的电压信号或者420mA的电流信号来完成的。一般设备的D/A转换都是采用集成的数模转换器，这样就增加了成本，所以为了降低成本，利用单片机内部的定时器和软件一起来实现PWM输出，经过简单的变换电路就以实现D/A转换。本次设计，就是基于单片机的PWM输出控制，通过RC硬件电路，采用定时器配合软件的方法实现占空比可调、周期固定的PWM输出控制，大致过程：利

2、用电位器实现占空比的改变，并通过AD转换，将PWM方波的占空比送入LED进行显示。然后，将给定占空比生成的PWM波形被输入到一个低通滤波器，即将输入的数字信号转换为模拟信号，然后去控制LED灯的渐变。关键词：单片机；脉宽调制；A/D转换器；LED显示智能仪表综合训练设计说明书目录第一章脉冲宽度调制概述11.1 PWM控制的原理及过程11.1.1 PWM控制的基本原理11.1.2 PWM的控制过程21.2 PWM控制的特点及应用2第二章总体方案设计42.1系统总体的设计思路4第三章硬件设计63.1 STC89C52单片机及控制电路63.1.1 STC89C52单片机简介63.1.2 单片机时钟和

3、复位电路的设计73.2 基于单片机PW喻出控制系统的硬件电路的分析与设计93.2.1 电源电路的分析与设计93.2.2 MAX232芯片与RS232接口电路103.2.3 ADC0832与A/D转换电路113.2.4 LED显示电路14第四章软件设计174.1 程序流程图及程序设计174.1.1 主程序设计174.1.2 A/D转换程序设计174.1.3 PWM控制程序设计18第五章总结19参考文献20附录A:基于单片机的PWM&出控制的硬件原理图21附录B:基于单片机的PWM&出控制白源程序22智能仪表综合训练设计说明书第一章脉冲宽度调制概述脉冲宽度调制（pwm是一种对模拟信

4、号电平进行数字编码的方法，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWME制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWME制技术发展的主要方向之一。1.1 PWM控制的原理及过程

5、1.1.1 PWM控制的基本原理脉宽PWMfc,它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为pw瞰形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM1周期、PWM1占空比而达到控制充电电流的目的。占空比：就是输出的PWW,高电平保持的时间与该PWM1时钟周期的时间之比。如，一个PWM勺频率是1000Hz,那么它的时钟周期就是1ms,就是1000us,如果高电平出现的时间是200us,那么低电平的时间肯定是800us,那么占空比就是200:1000,也就是说PWMJ占空比就是1:5。分辨率也就是占空比最小能达到多少，如8位的PW

6、M!论的分期率就是1:255（单斜率），16位的的PWM!论就是1:65535（单斜率）。频率就是这样的，如16位的PWM它的分辨率达到了1:65535,要达到这个分辨率，T/C就必须从0计数到65535才能达到，如果计数从0计到80之后又从0开始计到80.,那么它的分辨率最小就是1:80了，但是，它也快了，也就是说PWMJ输出频率高了。双斜率/单斜率假设一个PWMl0计数到80,之后又从0计数到80.这个就是单斜率。智能仪表综合训练设计说明书假设一个PWM0计数到80,之后是从80计数到0.这个就是双斜率。可见，双斜率的计数时间多了一倍，所以输出的PW顺率就慢了一半，但是分辨率却是1:（80

7、+80）=1:160,就是提高了一倍。假设PWM1单斜率，设定最高计数是80,我们再设定一个比较值是10,那么T/C从0计数到10时（这时计数器还是一直往上计数，直到计数到设定值80）,单片机就会根据你的设定，控制某个IO口在这个时候是输出1还是输出0还是端口取反，这样，就是PWMJ最基本的原理了。1.1.2 PWM的控制过程脉冲宽度调制（pwm是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON）,要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（O

8、N）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM!行编码。多数负载（无论是电感性负载还是电容性负载）需要的调制频率高于10Hz,通常调制频率为1kHz至ij200kHz之间。许多微控制器内部都包含有PWM6制器。例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM!制器，每一个都可以选择接通时间和周期。占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。执行PWMM乍之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：1、设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期2、在PWM!制寄

9、存器中设置接通时间3、设置PW喻出的方向，这个卒出是一个通用I/O管脚4、启动定时器5、使能PWMI制器1.2 PWM控制的特点及应用脉冲宽度调制的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。智能仪表综合训练设计说明书脉冲宽度调制的另外一个优点是对噪声抵抗能力的增强，这也是在某些时候将PWMB于通信的主要原因。从模拟信号转向PWMT以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC£LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。总

10、之，脉冲宽度调制既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。脉冲宽度调制广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中，由于其四象限变流的特点，可以反馈再生制动的能量，对于目前国家提出的节能减排具有积极意义。具体应用：1、脉冲宽度调制软件法控制充电电流其基本思想就是利用单片机具有的PWM!口，在不改变pw昧波周期的前提下，通过软件的方法调整单片机的PWME制寄存器来调整PWMJ占空比，从而控制充电电流。本方法所要求的单片机必须具有ADC®口和PW阊口这两个必须条件，另外ADC的位数尽量高，单片机的工作速度尽量快。在调整充电电流前，单片机先快速

11、读取充电电流的大小，然后把设定的充电电流与实际读取到的充电电流进行比较，若实际电流偏小则向增加充电电流的方向调整PWlMfi占空比；若实际电流偏大则向减小充电电流的方向调整PWMJ占空比。在软件PWMJ调整过程中要注意ADC勺读数偏差和电源工作电压等引入的纹波干扰，合理采用算术平均法等数字滤波技术。2、脉冲宽度调制在推力调制中的应用1962年，Nicklas等提出了脉冲调制理论，指出利用喷气脉冲对航天器控制是简单有效的控制方案，同时能使时间或能量达到最优控制。脉宽调制发动机控制方式是在每一个脉动周期内，通过改变阀门在开或关位置上停留的时间来改变流经阀门的气体流量，从而改变总的推力效果，对于质量

12、流率不变的系统，可以通过脉宽调制技术来获得变推力的效果。智能仪表综合训练设计说明书第二章总体方案设计2.1系统总体的设计思路51系列单片机无PWM的输出功能，通过一定的硬件电路，采用定时器配合软件的方法输出PWM方波，具体的设计思路：1硬件部分过电位器改变PWM的占空比，利用电位器将0到5V的模拟信号输入到ADC0832芯片,经过AD转换为00H到FFH的数字量，再输入到单片机，然后将PC机上的程序经过RS232串口芯片下载到STC89C52单片机上，编程运行后，再输出相应的信号，输出占空比实现四位LED数码显示，输出报警信号实现蜂鸣器报警，输出方波信号实现LED灯的渐变功能。然后，要熟练掌握

13、protel99SE开发软件，根据硬件电路的功能要求，画出合理的电路原理图，分配好相应的管脚，并生成相应的PCB图。2软件部分在STC89C52内实现PWM的基本过程：首先选定脉冲的频率T,然后根据控制信号的变化范围，这里是15V,则可以求出t时刻通过控制信号V的对应脉冲的正、负脉冲持续时间。这两个时间长度在单片机里是通过给定时器赋相应的初值而得，即定时器获得这样的定时初值后就在机器周期的同步下，从这个初值加1计数，定时器满时则产生相应时间长度的溢出中断，再利用这个中断所响应的服务程序去控制单片机某一引脚相应的正、负电平极性的持续时间。如果上述过程连续进行，就可在这个引脚获得宽度随控制信号V大

14、小变化的PWM方波信号。其次，利用keiluVision2编程软件，进行相应程序的编辑，主要实现五个程序的设计，主程序，LED数码显示程序，蜂鸣器报警程序，PWM控制程序，AD转换程序。3、系统方框图：由STC89C52I片机、复位电品&、时钟电路、RS232转换电路、ADC0832专换电路、PWM&出电路、蜂鸣器和LED显示电路构成。智能仪表综合训练设计说明书11电源电路时钟电路复位电路A/D转换电路1/RS232转换电路图2.1系统框图智能仪表综合训练设计说明书第三章硬件设计在设计硬件电路时，有了清晰地设计思路和确定了总体的设计方案后，还必须对相应的电路元器件的工作原理十分

15、熟悉，例如电路中用到的一些主要的芯片，选择了合适的硬件，这样才能设计出一个合理的硬件系统，同时更好的实现相应的功能。下面对主要的芯片及其辅助电路进行分析。3.1 STC89C52单片机及控制电路3.1.1 STC89C52单片机简介单片机是智能化设计的核心部件，本次设计选用是STC89C5笄片机，STC89C52是美国ATME公司生产的低电压，高性能CMOS位单片机，片内含8kbytes的反复擦写的只读程序存储器（PEROM和256bytes的随机存取数据存储器（RAM,器件采用ATME公司的高密度、非易失性存储技术生产与标准MCS-51指令系统及8052产品兼容，片内置通用8位中央处理器（C

16、PU和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。1、主要性能参数如表一所示：表一STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS5指令系统8K可反复擦写FlashROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UARTI行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能3、STC89C52I片机芯片弓唧介绍，STC89C52勺弓唧图如图3.1所示。STC89C52E片共40引脚：主电源引脚（2根）VCC（Pin40）:电源输入，接+5V

17、电源GND（Pin20）:接地线智能仪表综合训练设计说明书外接晶振引脚(2根)XTAL1(Pin19):片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20):片内振荡电路的输出端控制引脚(4根)RST/VPP(Pin9):复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位ALE/PROG(Pin30):地址锁存允许信号PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚(32根)STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位PRP1、P2、P3口，每个口有8

18、位(8根引脚)，共32根。PO口(Pin39Pin32):8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口(Pin1Pin8):8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7P2口(Pin21Pin28):8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7P3口(Pin10Pin17):8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7<1»P，心(TiEX*Pt.1二匚匚匚匚匚匚匚匚匚(RXD>paJOcTxmps.i匚gT卜P3J匚p3ac(TO+P”匚EH匚i:口ne匚i：RD1户3T匚KTUCXTJMlC匚vccRO.O<A£X)OPD.1当CAA3)ROj*k

19、jcjtaq.rcjonEAAfFnPstN.E.rCaio*eicafZ1R3.KCA13»nEA8力nE.N<*1C9Ra.1<AA>PTSjO<MT|图3.1STC89C52的引脚图3.1.2单片机时钟和复位电路的设计一、单片机的时钟电路分析单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工智能仪表综合训练设计说明书作，因此时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路质量也直接影响单片机系统的稳定性。STC89C52的时钟可以有两种方式，一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路；另外一种为外部方式。本设计根据实际需要和简便，采用内部振荡方式。

20、89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL俐XTAL2分别是此放大器的输入和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外的片外晶体与陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡器。STC89C52虽然有内部震荡电路，但要形成时钟，必须外接元件所以实际构成的震荡时钟电路。外界晶体以及电容C1和C2构成并联谐振电路接在放大器的反馈回路中。对接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定性，起振的快速性和温度的稳定性。晶体频率可在1.2MHZ-12MH五间任选，电容C1和C2的典型值在20PF100P此间选择，考虑到本系统对于外接晶体的频率稳定性要求不高，采用频率

21、为11.0592MHz微调电容C1和C2为30pF的内部时钟方式，电容为瓷片电容，判断单片机芯片及时钟系统是否正常工作有一个简单的方法，就是用万用表测量单片机晶振引脚（18,19脚）的对地电压，以正常工作的单片机用数字万用表测量为例：18脚对地电压约为2.24V,19脚对地电压约为2.09V。设计电路图如图3.2所示。二、单片机复位电路分析STC89C52的复位输入引脚RST为单片机提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在STC89C5酌时钟电路工作后，只要RST5I脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位操作。只要RST保持高电平，则单片机循环复位。只有当RSTt高电平

22、变为低电平以后，单片机才把PC初始化0000H使单片机从0000H单片开始执行程序。本系统采用按键复位方式的复位电路如图3.3所示，其主要作用是除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作失误是系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。智能仪表综合训练设计说明书单片机的复位电路在刚接通电时，刚开始电容是没有电的，电容内的电阻很低，通电后，5V的电通过电阻给电解电容进行充电，电容两端的电会由0V慢慢的升到4V左右，正因为这样，复位脚的电由低电位升到高电位，引起了内部电路的复位工作，这是单片机的上电复位，也叫初始化复位。当按下复位键时，电容两端放电，电容又回到了0V,于是

23、又进行了一次复位工作，这是手动复位原理。3.2基于单片机PWM输出控制系统的硬件电路的分析与设计3.2.1 电源电路的分析与设计单片机工作时需要的+5V电压，本设计采用普通的电源接口，通过5V的电源适配器供电，电源电路图如图3.4所示。电源部分还连接开关和发光二极管，用于判断电源是否正常工作。需要注意的是，图中的二极管是其保护作用的，防止电压发生突变，进而损坏单片机及其他元器件。智能仪表综合训练设计说明书3.2.2 MAX232芯片与RS232接口电路一、MAX232K片简介MAX232E片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。由于电脑串口r

24、s232电平是-15、+15v,而且逻辑电平谀负逻辑；而一般的单片机应用系统的信号电压是ttl电平0、+5v,逻辑电平为正逻辑。max232就是用来进行电平转换的，该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。1、引脚介绍：第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT11脚（T1IN）、14脚（T1OUT为第一数据通道。8脚（R2IN）、9

25、脚（R2OUT、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT为第二数据通道。TTL/CMO嗷据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUTT2OUT1至IJ电脑DB9s头；DB9南头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMO颔据后从R1OUTR2OU喻出。第三部分是供电。15脚GND16脚VCC（+5v）。MX232双串口的引脚图如图3.5所示。'A2CLCb1|5GND14TIOUIC2.5MAX202EMAX232E13RIIN12R1OUT11HIM1012WT2OUI7R2INSgR20UI图3.5MX232双用口的引脚图该器件符合TIA/EIA-23

26、2-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-VTTL/CMOS1平。每一个发送器将TTL/CMOS1平转换成TIA/EIA-232-F电平。2、主要特点1、单5V电源工作10智能仪表综合训练设计说明书2、 LinBiCMOSTMX艺技术3、两个驱动器及两个接收器4、±30V输入电平5、低电源电流：典型值是8mA6、符合甚至优于ANSI标准EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.287、ES加护大于MIL-STD-883（方法3015）标准的2000V二、RS232接口电路设计本设计需要单片机与PC机进行通讯，将程序下载到单片机上，所以我们用到RS232异步

27、用口通行接口，RS232是电荷泵芯片，可以完成两路TTL/RS-232电平的转换，它的的9、10、11、12引脚是TTL电平端，用来连接单片机的，实现单片机的异步通信。本设计我们采用了4个0.1uF的电容，用到MAX232E片的13、14引脚，通过9针的接口，与PC机连接；芯片的11、12引脚与单片机的TXDRXDf目连。RS232接口电路图如图3.6所示。图3.6RS232与单片机连接的电路图3.2.3 ADC0832与A/D转换电路一、ADC832勺资料简介ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业

28、欢迎，其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器11智能仪表综合训练设计说明书的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。1、ADC0832具有以下特点如表二所示：表二ADC0832具有以下特点8位分辨率双通道A/D转换输入输出电平与TTL/CMOS®兼容5V电源供电时输入电压在05V之间工作频率为250KHZ,转换时间为32仙S一般功耗仅为15mW8P、14P-DIP（双列直插）、PICC多种封装商用级芯片温宽为0°Cto+70°C,工业级芯片温宽为-40°Cto+850C2、ADC0832芯片引脚介绍：ADC0832芯片

29、引脚名称及功能如表三所示，引脚图如图3.7所示。引脚名称引脚功能CS_(pin1)片选使能，低电平芯片使能CH0(pin2)模拟输入通道0,或作为IN+/-使用CH1(pin3)模拟输入通道1,或作为IN+/-使用GND(pin4)芯片参考0电位（地）DI(pin5)数据信号输入，选择通道控制DO(pin6)数据信号输出，转换数据输出CLK(pin7)芯片时钟输入Vcc/REF(pin8)电源输入及参考电压输入（复用）表三ADC0832芯片引脚及功能ADC08322-ChannelMUXDuaI-fn>LinePackage(N)一七c（vREr>CHO-CLKCHI-DOGND-

30、DI0300558331COMinternallyconnectedtoGND.VrefinternallyconnectedtoVcc图3.7ADC0832弓|脚图12智能仪表综合训练设计说明书二、A/D转换电路的设计1、单片机对ADC0832的控制原理：正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLKDODI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。当ADC083林工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平

31、并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能。当此2位数据为“1”、“0”时，只对CH0进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2位数据为“0”、“0”时，将CH0乍为正输入端IN+,CH1作为负输入端IN-进行输入。当2位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-,CH1作为正输入端IN+进行输入。到第3个脉冲的下沉之后DI

32、端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7,随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据DATAQ一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATDQ随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是05V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV。如果作为由IN+与IN-输入的输

33、入时，可是将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。但值得注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00Ho2、ADC083加单片机连接电路的设计连接电路图如图3.8所示，本设计利用电位器控制PWMff波的占空比，电位器的输出端与ADC0832勺CH琏接，输入模拟信号；ADC0832勺CSff单片机的P20相连，启动信号；CLK与单片机的P36相连，输出脉冲信号；DOfP37相连，单片机将数据13智能仪表综合训练设计说明书读入。图3.8ADC0832与单片机连接电路3.2.4 LED显示电路一、74LS164芯片简介8位移位寄存

34、器（用行输入，并行输出），当清除端（CLEAR为低电平时，输出端（QQ）均为低电平。串行数据输入端（A,B）可控制数据。当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q的状态，如图真值表。引出端符号：74LS164封装图如图3.9所示。CLOCK-时钟输入端CLEAR-同步消除输入端（低电平有效）A,B-串行数据输入端Q0-Q7输出端口6MRCP向回向FlR1）LJLdEILilLU-NAB刖Q10203GND图3.974LS164封装图14智能仪表综合训练设计说明书在

35、真值表中，H高电平，L低电平，X任意电平J低到高电平跳变，Q0n+1、Q1n+1、Q7n+1规定的稳态条件建立前的电平，Q0n、Q6n时钟最近的T前的电平。真值表inputsoutputsclearclockAB:Qn+1Qn+1.Qn+1LXXXLL.LHLXXQnQ1n.Q7nHtHH1Q0n.Q6nHtLX0Qon.Q6nHtXL0Qon.Q6n三、显示电路的设计单片机驱动LED显示有很多方法，按显示方式可以分为静态显示和动态显示。静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将要显示的数据送出后就不再控LED直到下一次显示时再传送一次新的数据。只要当前显示的数据没有变化，就无须理睬数

36、码显示管。静态显示的数据稳定，占用的CPU寸间少。静态显示中，每一个显示器都要占用单独具有琐存功能的I/O口，该接口用于笔画段字型代码。这样单片机只要把显示的字型数据代码发送到接口电路，该字段就可以显示要发送的字型。要显示新的数据时，单片机再发送新的字型码。另一种方法是动态扫描显示。动态扫描方法是用其接口电路把所有显示器的8个笔画字段（ag和dp）同名端连在一起，而每一个显示器的公共极CO侪自独立接受I/O线控制。CP3字段输出端口输出字型码时，所有显示器接受相同的字型码，但究竟使那一位则由I/O线决定。动态扫描用分时的方法轮流控制每个显示器的COM端，使每个显示器轮流电亮。在轮流点亮过程中，

37、每位显示器的点亮时间极为短暂，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，给人的印象就是一组稳定的显示数据。本次设计用的是八段式LED的共阴极进行静态显示，并利用74LS164将单片机送来的数据串入并出，显示到LED数码管上，显示电路如图3.11所示。15智能仪表综合训练设计说明书图3.11显示电路另外，该系统用8个发光二极管作信号灯，来接受PWMf波信号，分别与单片机的PJP7相连，所有发光二极管的阳极都通过一个1K电阻接到5V电源，电路连接图如16智能仪表综合训练设计说明书第四章软件设计4.1 程序流程图及程序设计4.1.1 主程序设计主程序流程图设计：如图4.1所示图4.1主程序流程图

38、4.1.2 A/D转换程序设计A/D转换程序流程图：如图4.2所示N图4.2A/D转换程序流程图17智能仪表综合训练设计说明书4.1.3PWM控制程序设计PWM控制程序流程图：如图4,3所示MTime>=100?NTime=0图4.3PWM控制程序流程图18智能仪表综合训练设计说明书第五章总结五周的智能仪器课程设计结束了，这次的设计内容是基于单片机的PWM输出控制，通过一定的硬件电路，采用定时器配合软件的方法输出PWM方波，然后去控制LED灯的渐变，同时将PWM方波的占空比利用LED数码管显示出来。从起初的设计思路到后来设计的完成，整个设计过程让我学会了很多东西。在硬件电路的设计过程中，

39、查阅了很多资料，让我进一步了解各芯片的工作原理和用途；掌握了各硬件之间的通讯方法，例如：RS232芯片的工作原理及与STC89C52单片机的连接；AD转换芯片ADC0832的转换原理；单片机如何驱动LED数码管等；绘制硬件原理图，让我对protel99se软件的有了一定的认识，并力求熟练地掌握和应用；通过编辑软件程序，不仅熟练运用和操作keiluvision编程软件，而且使我对编程语言的运用有了更深的认识。在调试过程，提高了我们的动手能力，同时让我对程序设计产生了浓厚的兴趣。在设计过程中，遇到很多的问题，对硬件不够熟悉，对较长程序的编译和分析不是很清楚，总是出现很多错误。这要我更加认识到自己的

40、不足，通过这次设计，也补充了这方面的知识。最后，感谢老师的辛勤指导，帮助我们顺利地完成了这次的课程设计，我的实际动手能力也得到了大大的锻炼，让我解决实际问题的能力得到了大大的提高，并对本专业的课程充满了浓厚的兴趣，及对以后的学习充满了信心。19智能仪表综合训练设计说明书参考文献1郑毛祥.利用单片机实现A/D、D/A转换的原理和方法J.武汉职业技术学院学报,2005,(05).2董小萌.脉冲宽度调制(PWM转件的测试J.世界产品与技术,2002,(03).3姜激，金伟.Cygnal80C51F系列单片系统在脉冲宽度调制中的应用J.大连轻工业学院学报,2005,(01).4王桂枝.PWM空制原理在

41、自动控制中的应用J.烟台大学学报(自然科学与工程版),1999,(02).5李华.MCS251系列单片机实用接口技术M.北京：北京航空航天大学出版,1993.4王洪福.AT89C51单片机与74LS164动态显示接口J.呼和浩特：内蒙古电大学刊，第1期2006年.5杜洋.A/D转换芯片ADC0832勺应用J.电子制作,2006,(01).6郑国君.8位串行A/D转换器ADC0832J.电子世界,2002,(09).7梁明亮，王新强.单片机与ADC0832勺接口技术J.河南科技,2006,(08).8胡玮，魏伟.RS232与RS485串行接口转换电品&及其编程实现J.实验科学与技术，20

42、10,(01).9杨阿弟.基于单片机RS232串行通讯的设计J.科技经济市场,2007,(07).10魏丽娜，管力锐.单片机LED动态显示屏教学演示系统的设计J.大众科技，2010,(07).11王洪福.AT89C51单片机与74LS164动态显示接口J.内蒙古电大学刊，2006,(01).12李正浩，姜宝钧，邓兴成.51单片机在LED数码管显示中的应用J.实验科学与技术,2006,(S1).13何敏.74LS164在8031单片机中的两种用法J.电子技术应用，1991,(09).20智能仪表综合训练设计说明书附录A:基于单片机的PWM输出控制的硬件原理图21智能仪表综合训练设计说明书附录B:

43、基于单片机的PWM输出控制的源程序#include<reg52.h>#include<stdio.h>#include<math.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuinttime=0;uintData;/用来调节PWM的占空比，通过调节电位器来实现的sbitPWMOUT0=P0A0;控制LED灯sbitPWMOUT1=P0A1；sbitPWMOUT2=P0A2;sbitPWMOUT3=P0A3;sbitDAT=P1A0；/LED数码管的显示数据：

44、DATAsbitCLK=P1A1；/CKucharcodetab=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6;/存储地址sbitBEEL=P1A7;控制蜂鸣器sbitP0_4=P0A4;/K警指示灯sbitclk_adc0832=P3A6;/ADC0832时钟sbitcs_adc0832=P2A0；/ADC0832片选sbitdi_adc0832=P3A7;/ADC0832输入sbitdo_adc0832=P3A7;/ADC0832输出H*/*功能：AD转换程序/*/uchargetvalue0832(bitchannel)uchari,

45、dat1=0,dat2=0;clk_adc0832=0;/ADC0832没转换之前：cs=0,dido电平任意di_adc0832=1;/®一个脉冲下沉之前di=1,启始信号cs_adc0832=0;clk_adc0832=1;_nop_();clk_adc0832=0;/第一个脉冲下沉后：di输出两位数据进行通道选择，如00、01、10、11di_adc0832=1;/®二个脉冲下沉之前：di=1,确定通道极性clk_adc0832=1;_nop_();22智能仪表综合训练设计说明书clk_adc0832=0;/第二个脉冲下沉后di_adc0832=channel;/第三个脉冲下沉之前：di=channel,确定通道clk_adc0832=1;_nop_();clk_adc0832=0;/第三个脉冲下沉后di_adc0832=1;/解放总线，此时读取do状态，又do与d