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          頻率可調(diào)的方波信號發(fā)生器設(shè)計及電路

          作者: 時間:2011-06-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          用單片機產(chǎn)生信號。輸出范圍為1Hz-200Hz,誤差比小于0.5%。要求用“增加”、“減小”2個按鈕改變給定頻率,按鈕每按下一次,給定頻率改變的步進步長為1Hz,當按鈕持續(xù)按下的時間超過2秒后,給定頻率以10次/秒的速度連續(xù)增加(減少),輸出方波的頻率要求在數(shù)碼管上顯示。用輸出方波控制一個發(fā)光二極管的顯示,用示波器觀察方波波形。開機默認輸出頻率為5Hz。
          3.5.1模塊1:系統(tǒng)
          (1)分析任務要求,寫出系統(tǒng)整體思路
          任務分析:方波信號的產(chǎn)生實質(zhì)上就是在定時器溢出中斷次數(shù)達到規(guī)定次數(shù)時,將輸出I/O管腳的狀態(tài)取反。由于頻率范圍最高為200Hz,即每個周期為5ms(占空比1:1,即高電平2.5ms,低電平2.5 ms),因此,定時器可以工作在8位自動裝載的工作模式。
          涉及以下幾個方面的問題:按鍵的掃描、功能鍵的處理、計時功能以及數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示等。 問題的難點在按鍵連續(xù)按下超過2S的計時問題,如何實現(xiàn)計時功能。
          系統(tǒng)的整體思路:主程序在初始化變量和寄存器之后,掃描按鍵,根據(jù)按鍵的情況執(zhí)行相應的功能,然后在數(shù)碼顯示頻率的值,顯示完成后再回到按鍵掃描,如此反復執(zhí)行。中斷程序負責方波的產(chǎn)生、按鍵連續(xù)按下超過2S后頻率值以10Hz/s遞增(遞減)。
          (2)選擇單片機型號和所需外圍器件型號,單片機硬件原理圖
          采用MCS51系列單片機At89S51作為主控制器,外圍器件包括數(shù)碼管驅(qū)動、獨立式鍵盤、方波脈沖輸出以及發(fā)光二極管的顯示等。
          數(shù)碼管驅(qū)動采用2個四聯(lián)共陰極數(shù)碼管顯示,由于單片機驅(qū)動能力有限,采用74HC244作為數(shù)碼管的驅(qū)動。在74HC244的7段碼輸出線上串聯(lián)100歐姆電阻起限流作用。
          獨立式按鍵使用上提拉與電源連接,在沒有鍵按下時,輸出高電平。發(fā)光二極管串聯(lián)500歐姆電阻再接到電源上,當輸入為低電平時,發(fā)光二極管導通發(fā)光。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/172701.htm

          圖3-14 方波的硬件電路原理圖
          (3)分析軟件任務要求,寫出程序設(shè)計思路,分配單片機內(nèi)部資源,畫出程序流程圖
          軟件任務要求包括按鍵掃描、定時器的控制、按鍵連續(xù)按下的判斷和計時、數(shù)碼管的動態(tài)顯示。
          程序設(shè)計思路:根據(jù)定時器溢出的時間,將頻率值換算為定時器溢出的次數(shù)(T1_over_num)。使用變量(T1_cnt)暫存定時器T1的溢出次數(shù),當達到規(guī)定的次數(shù)(T1_over_num)時,將輸出管腳的狀態(tài)取反達到方波的產(chǎn)生。主程序采用查詢的方式實現(xiàn)按鍵的掃描和數(shù)碼管的顯示,中斷服務程序?qū)崿F(xiàn)方波的產(chǎn)生和連續(xù)按鍵的計時功能。
          單片機內(nèi)部資源分配:定時器T1用來實現(xiàn)方波的產(chǎn)生和連續(xù)按鍵的計時功能,內(nèi)部變量的定義: hz_shu:設(shè)定的頻率數(shù); T1_over_num: 根據(jù)設(shè)定頻率計算后的定時器溢出的次數(shù)值; T1_cnt:定時器溢出次數(shù);sec_over_num: 計時1s的定時器溢出的次數(shù);second:連續(xù)按鍵的計時;state_val:連續(xù)按下的標志 0=按鍵已經(jīng)彈起;1=按鍵一直按下;led_seg_code:0-9數(shù)字的數(shù)碼管7段碼。主程序和中斷服務程序如圖3-15,3-16所示。

          圖3-15 主程序的流程圖

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