频率可调方波发生器 单片机设计论文.doc

.页眉. 页脚.. 华南师范大学增城学院课程论文题目: 频率可调方波发生器课程名称单片机原理与应用考查学期 2012/2013 学年第二学期考查方式课程论文姓名 lzdldx 学号 201008014168 专业计算机系应用电子 2班成绩指导教师梁建军单片机原理及应用技术课程设计论文 lzdldx 1 摘要: 本次实验是基于 STC89C51 单片机设计出来的,可以实现键位与数字动态显示的一种频率可调数字方波发生器。通过键盘键入 1KHz~6KHz 范围的频率,使用七段数码管显示相应的频率数值,每一个数码管对应一个频率数值的位数。单片机对按键开关进行判断,确定按键次数,然后数码管显示对应频率的数值,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: 单片机七段数码管按键开关频率可调数字方波发生器单片机原理及应用技术课程设计论文 lzdldx 2 1. 系统设计要求: 目的: 设计一种频率范围限定且可调的数字方波发生器,产生特定频率的方波。 功能: 通过一个按键开关实现频率数值的增加: 当还没有按下按键开关时, 方波频率为 1KHz , 此时数码管显示数字为“ 1000 ”, 当每按一下按键开关时, 频率步进 1KHz , 数码管上显示的数值也相应变化, 当频率增加至 6KHz 时, 再一次按下按键开关, 则频率回转到 1KHz , 依次循环, 从而得到我们想要的频率的方波。 分析方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时, 将输出 I/O 管脚的状态取反。 系统总体设计方案 2. 硬件设计 硬件设计思想数码管的显示数字和按键开关按下次数相对应,通过按键开关次数的改变,输入产生相对应的频率,通过 LED 数码管显示出来,每一个数码管对应一个频率数值的各位数。基本设备是基于 STC89C51 单片机,外围设备采用的是 4个七段数码管, STC89C51 单片机, 1个 OSCILLOSCOPE 双踪示波器, 2个 Button 开关, 若干电阻,电源。 部分硬件方案论述单片机原理及应用技术课程设计论文 lzdldx 3 2. 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 必须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 STC89C51 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。既节约了电能, 也节省了 I/O 口。 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