基于MCS51单片机的可调频率方波发生器课程方案设计书报告1.docx

基于MCS51单片机的可调频率方波发生器课程方案设计书报告1.docx

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基于MCS51单片机的可调频率方波发生器课程方案设计书报告1

设计题目：

频率可调方波发生器

专业班级：

生物医学工程09班

组长：

李建华

组员：

梁国锋，赖水兵，郭万劲，李建华

2010年06月16日

摘要

本实验是基于PHILIPSAT89C51单片机所设计的，可以实现键位与数字动态显示的一种频率可调方波发生器。

通过键盘键入（10HZ-9999HZ）随机频率，使用七段数码管显示，每一个数码管对应一个键位。

单片机对各个键位进行扫描，确定键位的输入，然后数码管显示输入的数值，方波发生器输出以数码管显示的数值为频率的方波。

关键词：

单片机七段数码管键盘电路频率可调方波发生器

一、目的和功能

1.1目的：

设计一种频率范围限定且可调的方波发生器，志在产生特定频率的方波。

1.2功能：

假设键盘是4*4的键盘，当键盘输入范围在10hz-9999hz的数字，单片机控制数码管显示该数值，并把该数值当做方波发生器的输入频率，单片机控制该方波发生器以该数值作为频率显示方波，从而得到我们想要频率的方波。

二、硬件设计

2.1硬件设计思想

键盘的数字和键位关系固定，通过键盘输入产生频率，通过LED数码管显示出来，每一个数码管对应一个键位。

基本设备是基于PHILIPSAT89C51单片机，外围设备采用的是4个七段数码管，PHILIPSAT89C51单片机，1个OSCILLOSCOPE方波发生器，16个Button，若干电阻，电源电池。

2.2部分硬件方案论述

2.2.1七段数码管扫描显示方式的方案比较

方案一：

静态显示方式：

静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，七段数码管的每段发光二极管的位选始终被选中。

在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。

静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。

其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。

随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加。

方案二：

动态显示方式：

动态显示方式是指一位一位地轮流点亮每位显示器（称为扫描），即每个数码管的位选被轮流选中，多个数码管公用一组段选，段选数据仅对位选选中的数码管有效。

对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。

显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。

通过调整电流和时间参数，可以既保证亮度，又保证显示。

若显示器的位数不大于8位，则显示器的公共端只需一个8位I/O口进行动态扫描（称为扫描口），控制每位显示器所显示的字形也需一个8位口（称为段码输出）。

动态显示器的优点是节省硬件资源，成本较低。

但在控制系统运行过程中，要保证显示器正常显示，CPU必需每隔一段时间执行一次显示子程序，占用CPU大量时间，降低了CPU的工作效率，同时显示亮度较静态显示器低。

由于PHILIPSAT89C51单片机本身提供的I/O口有限，因此我们选择方案二——动态扫描方式。

扫描方式中在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的约1ms，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。

节约了电能，节省了I/O口。

2.2.2键盘连接方式方案比较

方案一：

独立式键盘

一个具有4个按键的独立式键盘，每一个按键的一端都接地，另一端接mega16的I/O口。

独立式键盘每一按键都需要一根I/O线，占用mega16的硬件资源较多。

因此独立式键盘只适合按键较少的场合。

键盘是一组按键或开关的集合，键盘接口向计算机提供被按键的代码。

特点：

使用方便、结构复杂、成本高。

方案二：

矩阵式键盘

我们采用4×4矩阵式键盘，键盘的行线X0～X3通过电阻接+5V，当键盘没有键闭合时，所有的行线和列线断开，行线X0～X3均呈高电平。

当键盘上某一键闭合时，该键所对应的行线与列线短路，此时该行线的电平将由被短路的列线电平所决定。

如果将行线接至单片机的输入端口，列线接至单片机的输出端口，则在单片机的控制下使列线Y0为低电平，其余三根列线Y1、Y2、Y3均为高电平，然后单片机读输入口状态（即键盘行线状态），若X0、X1、X2、X3均为高电平，则Y0这一列上没有键闭合，如果读出的行线状态不全为高电平，则为低电平的行线和Ｙ0相交的键处于闭合状态。

如果Y0这一列没有键闭合，紧接着使列线Y1为低电平，其余列线为高电平，用同样的方法检查Y1这一列有无键闭合，如此类推。

这种逐行逐列地检查键盘状态的过程称为对键盘的扫描。

CPU对键盘的扫描可以采取程序控制的随机方式，CPU空闲时才扫描键盘；也可以采取定时控制方式，每隔一段时间，CPU对键盘扫描一次；还可以采用中断方式，当键盘上有键闭合时，向CPU请求中断，CPU响应键盘发出的中断请求，对键盘进行扫描，以识别哪一个键处于闭合状态，并对键输入信息作相应处理。

因为如果采用独立式键盘PHILIPSAT89C51的I/O口对于方案一来说将是远远不够用的，为了节省I/O口，使我们的设计能够顺利进行，我们选用方案二——矩阵连接式键盘。

为了能够较为简单的编程，和节省CPU的资源，我们采用定时扫描，每隔一段时间，CPU对键盘扫描一次，并将键值读入。

2.3硬件电路图

三、软件

3.1软件设计基本思想：

●键盘的不间断扫描。

●4个八段数码管的动态显示。

●方波发生器方波的输出

3.2程序框图

3.3程序功能

初始化后单片机产生初值，将初值以动态扫描的方式显示于八段数码管，同时还对键盘进行实时扫描，在扫描后，单片机读取键值，并将键值通过数码管模块显示出来，方波发生器输出该频率的方波。

四、总结

4.1已达到的成果：

硬件电路图和键盘及显示的程序。

4.2未完成的部分：

软件关于实行初值计算部分以及仿真。

4.3设计感悟：

这一次课程设计遇到了很多问题。

硬件基本上是没有问题的，每个人都会做；但是程序是我们的弱点，还有就是分工合作，很多时候都是有分歧，还好最后还有水兵帮忙，使得我们的程序进一步完善。

做完这个程序只是我们学做程序的开始吧，今后会继续加强我们在做程序上的功力。

附录一程序代码

DISBUFEQU30H

SEGBUFEQU34H

LEDSPEQU37H

HDHZBIT20H.1

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG001BH

LJMPTIMER1

ORG000BH

LJMPTIMER0

ORG0030H

MAIN:

MOVSP,#5FH

LCALLSCAN。

跳转到键盘控制电路子程序

LCALLFT0TH。

利用频率求初值程序

MOVT2CON,#04H

MOVTH2,S1

MOVTL2,S0

MOVRCAP2H,S1

MOVRCAP2L,S0

SETBET2

SETBEA

ANLTMOD,#0F0H

ORLTMOD,#10H

MOVTH0,#8AH

MOVTL0,#0D0H

SETBET1

SETBTR1

SETBEA

FT0TH:

MOVR0,#DIVBUF1。

|除数赋值10进制转换为16进制

MOVR1,#DIVBUF2

MOVA,R0

ADDA,#3。

|53H

MOVR0,A

MOV@R1,#0

INCR1

MOVA,@R0

MOV@R1,A

DECR0。

|52H

MOVA,@R0

MOVB,#10

MULAB

CLRC

ADDCA,@R1

MOV@R1,A

DECR0。

|51H

MOVA,@R0

MOVB,#100

MULAB

ADDCA,@R1

MOV@R1,A

DECR1

MOVA,@R1

ADDCA,B

MOV@R1,A

DECR0。

|50H

INCR1

MOVA,@R0

MOVB,#10

MULAB

MOVB,#100

MULAB

ADDCA,@R1

MOV@R1,A

DECR1

MOVA,@R1

ADDCA,B

MOV@R1,A。

|

CHOICE:

MOVR0,#DIVA

MOV@R0,#00H。

|被除数为5*10^5=0007A120H

INCR0

MOV@R0,#07H

INCR0

MOV@R0,#0A1H

INCR0

MOV@R0,#20H

DIV3216:

MOV40H,#0。

|除法运算

MOV41H,#0

MOVR7,#32

。

键盘部分

SCAN:

JNBKEYVALED,$

CLRKEYVALED

LCALLKEYSCAN

MOVA,KEYNAME

TIMER1:

PUSHPSW

PUSHAW

SETBRS1

CLRRS0

MOVTH1,#8AH

MOVTL1,#0D0H

MOVP3,#0FH

MOVA,P3

ANLA,#0FH

CJNEA,#0FH,NEXT21

SETBC

JMPNEXT22

NEXT21:

CLRC

NEXT22:

MOVA,KEYSTU

RLCA

MOVKEYSTU,A

ANLA,#07H

CJNEA,#2,NEXT23

ANLKEYSTU,#00H

JMPEXIT2

NEXT23:

CJNEA,#4,NEXT24

SETBKEYVALED

JMPEXIT2

NEXT24:

CJNEA,#5,EXIT2

ORLKEYSTU,#07H

EXIT2:

POPACC

POPPWE

RETI

KEYSCAN:

MOVR7,#4

MOVR5,#0

MOVR6,#11110111B

OP1:

MOVA,R6

RLA

MOVR6,A

MOVP3,A

MOVA,P3

ANLA,#0FH

RLA,#0FH

JNZNEXT31

INCR5

DJNZR7,LOOP1

SJMPEXIT3

NEXT31:

JNEAcc.0,NEXT32

MOVR4,#0

SJMPNEXT35

NEXT32:

JNBAcc.1,NEXT33

MOVR4,#1

SJMPNEXT35

NEXT33:

JNBAcc.2,NEXT34

MOVR4,#2

SJMPNEXT35

NEXT34:

MOVR4,#3

NEXT35:

MOVA,R4

RLA

RLA

ADDA,R5

MOVDPTP,#KEYTAB

MOVCA,@A+DPTP

MOVKEYNAME,A

EXIT3:

RET

DISPLAY:

MOVLEDSP,#00H

LCALLBINT0BCD

LCALLBCDT0SEG

LJMPLOOP

TIMER0:

PUSHPSW

PUSHAcc

SETBRS0

CLRRS1

MOVTH0,#0E4A

MOVTL0,#0A8H

MOVA.CEDSP

ANLA,#04H

CJNEA,#0,NEXT11

MOVP2,#00001D00B

ADDA#SEGBUF

MOVR0,A

MOVP0,A

MOVP0,@R0

CJMPEXIT1

NEXT11:

CJNEA,#2,NEXT12

MOVP2,#00000100B

ADDA,#SEGBUF

MOVR0,A

MOVP0,@R0

LKMPEXIT1

NEXT12:

CJNEA,#1,NEXT13

MOVP2,#00000010B

ADDA,#SEGBUF

MOVR0,A

MOVP0,@R0

LJMPEXIT1

NEXT13:

MOVP2,300000001B

ADA,#SEGBUF

MOVR0,A

MOVP0,@R0

EXIT1:

INCLEDSP

MOVA,LEDSP

ANLA,#01A

CJNEA,#04A,BELOW

BELOW:

JCRETUN

MOVLEDSP,#00H

RETURN:

POPAcc

POPPSW

RETI

BINT0BCD:

MOVR0,3DISBUF+3

MOVA,KEYNAME

MOVB,#10

DIVAB

MOV@R0,B

DECR0

MOVB,#10

DIVAB

MOV@R0,B

DECR0

MOVB,#10

DIVAB

MOV@R0,B

DECR0

MOV@R0,A

RET

方波输出部分：

TIMER1:

MOVDPTR,#KEYNAME

MOVC@A+DPTR,DPTR

RETI

END

附录二组员工作分配

李建华：

主要写程序和报告以及仿真检查结果

赖水兵：

电路图的描绘，程序的撰写

梁国锋：

程序的撰写

郭万劲：

电路图的描绘

参考文献

1、潘永雄高等学校信息工程类专业规划教材（新编单片机原理与应用）