毕业论文设计：基于单片机的pwm信号输出系统设计

毕业论文设计：基于单片机的pwm信号输出系统设计内容摘要：

CD1602；电源则取 220V 市电整理降压得到。 AT89C52 的 P3 口能驱动4路 TTL 门电路，能满足小信号输出。 我们就直接采用 P3^0 和 P3^1 输出 PWM 信号。 由于PWM 信号对定时的精确度较高 ，而简单的 RC 电路稳定性不好，我们采用晶振和电容并联的 谐振电路作为 时钟 发生 电路。 电 源时 钟 电 路控 制 器显 示按 键 输 入P W M 输 出生 成 P W MP W M 参 数 设置输 出 监 控出 错 报 警 中 断 图 4 系统结构图 涉及元器件简介 AT89C52 介绍 下 图 给出了 At89C52 的芯片引脚结构。 AT89C52 单片机是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8K bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和256bytes 的随机数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度 ，非易失性存储技术生产，与标准 MCS51指令系统及 8052 产品引脚兼容。 功能强大的 AT89C52 单片机适合于许多较为复杂 的 控制应用场合。 （ 1） AT89C52 主要性能参数 ① 与 Mcs51 产品指令和 引脚 完全兼容。 ② 8 字节可重擦写 FLASH 闪速存储器 ③ 1000 次擦写周期 ④ 全静态操作： 0HZ24MHZ ⑤ 三级加密程序存储器 ⑥ 256X8 字节内部 RAM ⑦ 32 个可编程 I/0 口线 ⑧ 3 个 16 位定时／计数器 ⑨ 6 个中断源 ⑩ 可编程串行 UART 通道 、 低功耗空闲和掉电模式 （ 2） At89C52 功能特性 AT89C52 提供以下标准功能： 8 字节 FLASH 闪速存储器， 256 字 节 内部 RAM , 32 个I/O 口线， 3 个 16 位定时／计数器，一个 6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时， AT89c52 可降至 OHz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电 工 作模式。 空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时／计数器．串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 图 5 AT89C52 引脚图 （ 3） AT89C52 部分引脚功能说明 ① XTAL1：片内晶振电路反相放大器的输入端。 ② XTAL2：片内晶振电路反相放大器的输出端。 ③ P0： P0 口是一组 8位漏极开路型双向 I/O 口，即地址 /数据总线复用口。 作为输出口用时．每位能以吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0 写“ 1”时，可作为高阻抗输入端用。 在 FLASH 中 编程时， P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 ④ P1 口： P1 是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O口， Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或 输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。 作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻某个 引脚 被外部信号拉低时会输出一个电流。 与 AT89C51不同之处是， 和 /计数器 2 的外部计数输入（ ）和 外部触发 输入（ ) , FLASH 编程和程序校验期间，Pl接收低 8位地址。 ⑤ P2 口： P2 是一个带有内部上拉电阻的 8位双向 I/O口， P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流 ） 4个 TTL 逻辑电路。 对端口 P2写“ 1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个 引脚 被外部信号拉低时会输出一个电流。 在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOvx@DPTR 指令）时， P2送出高 8 位地址数据。 在访问 8位地址的外部数据存储器、如执行 MOVX@RI 指令）时， P2口输出 P2 锁存器的内容。 FLASH 编程或校验时， P2亦接收高位地址和一些控制信号。 ⑥ P3 口： P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口。 P3口输出缓冲级可驱动 (吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P3口写入“ 1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流。 P3 口除了作为 I/0 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表 格 1所示。 此外， P3 口还接收一些用于 FLASH 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 ⑦ RST：复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚 出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 表格 1 P3口第二功能 端口 引脚 第二功能 RXD（串行输入口〕 TXD（串行输出口〕 INTO（外中断 0〕 INTO（外中断 l) TO （定时／计数器 0 ) Tl （定时／计数器 l ) WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通） ⑧ ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE(地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8位字节．一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 Flash 存储器编程期间，该 引脚 还用于输入编程脉冲 (PROG)。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0位置位．可禁止 ALE 操作。 该位置位后， 只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活 ,此外，该 引脚 会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 ⑨ PSEN：程序储存允许 PSEN 输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输 出两个脉冲。 在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 ⑩ EA/VPP：外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器 (地址为 0000HFFFFH ) , EA端必须保持低电平 (接地）．需注 意 的是：如果加密位 LBI 被编程，复位时内部会锁存 EA端状态。 如 EA 端为高电平（接 Vcc端） , CPU 则执行内部程序存储器中的指令。 flash 存储器编程时，该 引脚 加上 +12V 的编程允许电源 VPP ，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 VPP。 （ 4） AT89C52 特殊功能寄存器 在 AT89C52片内存储器中， 80HFFH 共 128 个单元为特殊功能寄存器（ SFE )。 并非所有的地址都被定义，从 80HFFH 共 128 个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。 对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数位将不确定，而写入的数据也将丢失。 不应将数据 1写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能。 在这种情况下，复位后这些单元数值总是“ 0”。 （ 5） AT89C52 单片机扩展电路及分析 AT89C52 提供以下标准功能： 8 字节 FLASH 闪速存储器， 256 字 节 内部 RAM , 32 个 I/O口线， 2 个 16 位定时／计数器，一个 6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 由于 AT89C52 具有 256 字节内部 RAM。 对本设计已经足够使用，因此不需要再扩展外部数据存储器。 LCD1602 简介 工业字符型液晶，能够同时显示 16x02 即 32 个字符 （ 16列 2行）。 1602 液晶也叫 1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个 5X7或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。 每位之间有一个点距的间隔每行 之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。 目前市面上字符液晶绝大多数是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。 1602采用标准的 16 脚接口，其中： 第 1 脚： VSS 为电源地 第 2 脚： VDD 接 5V 电源正极 第 3 脚： V0 为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）。 第 4 脚： RS 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。 第 5 脚： RW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。 第 6 脚： E(或 EN)端为使能 (enable)端。 第 7～ 14 脚： D0～ D7为 8位双向数据端。 第 15～ 16 脚：空脚或背灯电源。 15 脚背光正极， 16 脚背光负极。 1602LCD 的供电电压为 +5V电压，对比度可调 ,内含复位电路 ,提供各种控制命令 ,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能 ,有 80字节显示数据存储器 DDRAM,内建有 192个 5X7 点 阵的字型的字符发生器 CGROM,8 个可由用户自定义的 5X7 的字符发生器 CGRAM。 1602LCD 微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。 1602 液晶模块内部的字符发生存储器（ CGROM)已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“ A”的代码是 01000001B（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“ A”。 因为 1602识别的 是 ASCII 码，试验可以用 ASCII 码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如 39。 A’。 仿真工具介绍 Protues 简介 Protues 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件。 它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。 它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。 虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发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 )，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。 是目前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年即将增加 Cortex和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。 在编译方面，它也支持 IAR、 Keil和 MPLAB 等多种编译。 Protues 软件具有其它 EDA 工 具软件（例： multisim）的功能。 这些功能是： （ 1）原理布图 （ 2） PCB 自动或人工布线 （ 3） SPICE 电路仿真 革命性的特点： （ 1）互动的电路仿真。 用户甚至可以实时采用诸如 RAM， ROM，键盘，马达， LED，LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 （ 2）仿真处理器及其外围电路。 可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC、 ARM、等常用主流单片机。 还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。 配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器 等， Protues 建立了完备的电子设计开发环境。 Protues 具有 4大功能模块 : 1)智能原理图设计（ ISIS） 丰富的器件库：超过 27000 种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过 模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的 BMP 图纸，可以方便地供 WORD、POWERPOINT 等多种文档使用。 完善的电路仿真功能（ Prospice） ProSPICE 混合仿真：基于工业标准 SPICE3F5，实现数字 /模拟电路的混合仿真；超过27000 个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的 SPICE 文件自行设计仿真器件，Labcenter 也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件； 多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用 wav 文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持。