基于-MCS-51单片机可调频率方波发生器课程设计报告.doc
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1、- -单片机课程设计报告设计题目:频率可调方波发生器专业班级:生物医学工程09班 组长 : 建华 组员 :梁国锋,赖水兵,郭万劲,建华2010 年 06 月16日- word.zl- -摘要本实验是基于PHILIPS AT89C51 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展扫描,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- word.zl- -一、目的和
2、功能1.1 目的:设计一种频率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。根本设备是基于PHILIPS AT89C51单片机,外围设备采用的是4个七段数码管,PHILIPS AT89C51单片机,1个OSCILLOSCOPE 方波发生器,16
3、个Button,假设干电阻,电源电池。2.2 局部硬件方案论述2.2.1七段数码管扫描显示方式的方案比拟方案一: 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位的输出口进展控制。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。其缺乏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
4、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。假设显示器的位数不大于8位,那么显示器的公共端只需一个8位I/O口进展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,本钱较低。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
5、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PHILIPS AT89C51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拟方案一: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meg
6、a16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、构造复杂、本钱高。方案二:矩阵式键盘我们采用44矩阵式键盘,键盘的行线X0X3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X0X3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,那么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),假设X0、X1、X2、X3均
7、为高电平,那么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,那么为低电平的行线和0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,对键盘进展扫描,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PHIL
8、IPS AT89C51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展,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 软件设计根本思想:键盘的不连续扫描。4个八段数码管的动态显示。方波发生器方波的输出3.2 程序框图产生初值是否有按键按下初始化8端数码管的显示键值读取键值显示方波显示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 ,同时还对键盘进展实时扫描,在扫描后,单片机读取键值,并将键值通过数码
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