数控脉宽脉冲发生器剖析

电子线路课程设计——数控脉宽脉冲发生器PAGE7江西理工大学应用科学学院信息工程系课程设计说明书课程名称：电子线路课程设计课题名称：数控脉宽脉冲发生器参与人员姓名：杨玲班级、学号电信103,02号参与人员姓名：万淑萍班级、学号电信103,20号参与人员姓名：张晓琴班级、学号电信103,27号参与人员姓名：刘潞瑶班级、学号电信103,30号完成时间：2013年01月10日指导老师：梁小鹏指导老师评语：得分：目录一摘要………………1二设计内容及指标…………………2三设计条件…………2四设计分析…………4五总体电路图………10六心得体会…………11七参考文献…………13八附件………………14AT89c51单片机芯片1片CRTSTAL晶振1个CAPACITOR电容若干OPTOELECTRONIC七段数码管2个BUTTON按键4个RESISTOR电阻若干表3.13.4设计提示图3.1四:设计分析1、时钟电路图4.1作用：晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。2、复位电路图4.2作用：计算机在启动运行时都需要复位，复位是使中央处理器CPU和内部其他部件处于一个确定的初始状态。3、按键控制图4.3作用：加/减控制键调整脉宽占空比。4、数码管显示图4.4作用：显示占空比。5、单片机最小系统图4.5单片机的最小系统是由组成单片机系统必需的一些元件构成的，除了单片机之外，还需要包括电源供电电路、时钟电路、复位电路。单片机最小系统电路（单片机电源和地没有标出）。

单片机最小系统

1、时钟电路

单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟的。单片机的时钟信号通常有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式。

内部时钟方式的原理电路如图所示。在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振的取值范围一般为0~24MHz，常用的晶振频率有6MHz、12MHz、11.0592MHz、24MHz等。一些新型的单片机还可以选择更高的频率。外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用，一般选用20~30pF的瓷片电容。

外部时钟方式则是在单片机XTAL1引脚上外接一个稳定的时钟信号源，它一般适用于多片单片机同时工作的情况，使用同一时钟信号可以保证单片机的工作同步。

时序是单片机在执行指令时CPU发出的控制信号在时间上的先后顺序。AT89C51单片机的时序概念有4个，可用定时单位来说明，包括振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期。

振荡周期：是片内振荡电路或片外为单片机提供的脉冲信号的周期。时序中1个振荡周期定义为1个节拍，用P表示。

时钟周期：振荡脉冲送入内部时钟电路，由时钟电路对其二分频后输出的时钟脉冲周期称为时钟周期。时钟周期为振荡周期的2倍。时序中1个时钟周期定义为1个状态，用S表示。每个状态包括2个节拍，用P1、P2表示。

机器周期：机器周期是单片机完成一个基本操作所需要的时间。一条指令的执行需要一个或几个机器周期。一个机器周期固定的由6个状态S1~S6组成。

指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期。一般用指令执行所需机器周期数表示。AT89C51单片机多数指令的执行需要1个或2个机器周期，只有乘除两条指令的执行需要4个机器周期。

了解了以上几个时序的概念后，我们就可以很快的计算出执行一条指令所需要的时间。例如：若单片机使用12MHz的晶振频率，则振荡周期=1/（12MHz）=1/12us，时钟周期=1/6us，机器周期=1us，执行一条单周期指令只需要1us，执行一条双周期指令则需要2us。2、复位电路

无论是在单片机刚开始接上电源时，还是运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。

单片机的复位条件：必须使其RST引脚上持续出现两个（或以上）机器周期的高电平。

单片机的复位形式：上电复位、按键复位。五．总体电路图5.1六．心得体会1.总结：本设计完成题目所给的设计任务，设计了一台数控脉宽脉冲信号发生器，满足题目的基本要求和一部分扩展功能。信号发生器有性能可靠、精度高、电路简单的特点。缺点还是存在的，总体来说，本设计是成功的。在硬件实现之前，我先用仿真软件对电路进行仿真，仿真过程中，由于软件的某些原因有时会出现仿真不到正确结果，在仿真上面花费了很久的时间。而在硬件中并不存在该类错误。通过此次经历警告自己，电路设计时，不能一味的依赖仿真，仿真只是辅助，电路的设计还是要硬件实现来发现问题，查找问题，解决问题。2.收获与体会回顾起此次课程设计，至今我感慨颇多。的确，从查阅资料到电路设计，从理论学习到实践总结，在整整两个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是能学到好多东西，不仅可以巩固所学过的数电模电专业知识，而且学到了仿真软件的基本操作。通过这次课程设计，我懂得了理论与实践相结合的重要的，仅有理论的知识是远远不够的，只有把所学到的专业知识与实践结合起来，从实践中得出结论，才能真正的理解掌握理论知识，提高自己的实际动手能力和独立思考能力。在设计的过程中难免会遇到各种各样的问题，但是我们迎难而上，通过查资料和请教老师努力研究、解决问题；同时在分析测容原理与设计的过程中发现自己的不足之处，如对以前学过的专业知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固，我们通过认真学习和掌握专业知识可以更好的完成课程设计。我们组四人依据分工，高效率的查询了大量资料，电路图是我们依据原理自行设计，然而结果却与理论上有不少出处，随着今后的学习我们也会继续将之改进。此次课程设计不仅进一步巩固了我们是对电子技术知识的学习也锻炼了我们的团队合作能力。七．参考文献1.林涛.数字电子技术.清华大学出版社.20062.高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.20023.陈明义.电子技术课程设计实用教程.中南大学出版社.20024.崔瑞雪．电子技术动手实践．北京航空航天大学出版社．2007 八．附件#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintfloatfosc=12000000;//系统时钟频率sbitkey1=P1^0;//控制频率的增加sbitkey2=P1^1;//控制频率的减少sbitkey3=P1^2;//控制占空比的增加sbitkey4=P1^3;//控制占空比的减少sbitclk=P1^4;uintzkb=50;//占空比初值，取值范围为1到99uintfre=50;//频率初值，取值范围为1到20000uinttime0_H,time0_L,time1_H,time1_L;uintzkb_shi,zkb_ge;uchartable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};voiddelayms(uintz){uinti,j;for(i=z;i--;i>0)for(j=110;j--;j>0);}voidinit(){TMOD=0x11;//定时器0和1都工作在方式1time0_H=0xB1;time0_L=0xE0;time1_H=0xD8;time1_L=0xF0;TH0=0xB1;//定时器0装入初值，计数器计数20000次，20msTL0=0xE0;TH1=0xD8;//定时器1装入初值，计数器计数10000次，10msTL1=0xF0;IT0=1;//外部中断0为边沿触发EX0=1;//开外部中断0ET0=1;//定时器T0中断允许ET1=1;//定时器T1中断允许EA=1;//开启总中断TR0=1;//开启定时器0TR1=1;//开启定时器1P0=0x3F;//数码管初始化显示占空比为50%P2=0x6D;}voidmain(){init();while(1);}voidT0_time()interrupt1{TR1=1;//开定时器1TH0=time0_H;TL0=time0_L;clk=1;}voidT1_time()interrupt3{TR1=0;//关定时器1TH1=time1_H;TL1=time1_L;clk=0;}voidkeyscan()interrupt0//外部中断0{floatTX,TZ;EX0=0;//关中断delayms(10);//延时消抖if(P1!=0x0F)if(key1==0){fre=fre+10;if(fre>20000)fre=1;}if(key2==0){fre=fre-10;if(fre<1)fre=20000;}if(key3==0){zkb=zkb+1;if(zkb>99)zkb=1;}if(key4==0){zkb=zkb-1;if(zkb<1)zkb=99;}zkb_shi=zkb/10;//占空比数码显示zkb_ge=zkb%10;P2=ta