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1、 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 29 页 共 29 页摘 要随着电力电子技术的飞速发展，PWM技术应用越来越广泛。同时PWM技术本身也发展迅速，各种新理论层出不穷。PWM技术结合了电力电子技术、计算机技术、现代控制理论，具有抗干扰性强、效率高、可靠性好等显著优点，已经在交流逆变、开关电源等领域得到广泛应用。本文在研究PWM技术当前发展状况基础上，设计了一种基于单片机的PWM信号输出系统。本系统以STC89C52单片机为核心，用扩展按键中断方式输入有关控制信号及参数，可以实现频率、占空比、输出时间可调的直流斩波PWM信号，完成了总体设计后又设计了硬件电路模块，然后采用C语言编程实
2、现了系统功能，完成设计目标。关键词：电子电力技术；单片机；PWM；信号ABSTARCTAs the developing of power electronic technology, PWM technology has applying to more and more field. At the same time, PWM technology itself has taken a great progress, lots of new theory has emerged. PWM technology takes advantages of power electronic, co
3、mputer technology, and modern control theory, has strong ability of anti-interference, and is more efficiency, reliable. It has applied to vast field ,such as AC converter, DC chopper.This paper firstly, analysis the situation of PWM technology development, then, designed a PWM signal output system
4、based on SCM. The system is based on STC89C52. It use buttons to input parameters. It can output single polar PWM signals. The signals frequency, duty-cycle, output time can be changed. We also designed the system structure. Following , hardware and software is designed. Every hardware module is des
5、igned with the computer, and the software is written in C language. Index terms: power electronic technology； SCM； PWM；signal 目 录引言5第一章 系统总体设计.51.1系统实现的主要功能.51.2系统工作原理.51.3总体构成.61.3.1总体设计框图.6第二章 系统的硬件设计.72.1关于单片机的最小系统.72.2关于蜂鸣器.92.3关于PWM.9第三章 系统的软件设计.113.1总体程序框架流程图.113.2程序设计及简析.113.21关于串口初始化.113.22关
6、于主函数.123.23关于定时器的中断服务程序.133.24关于蜂鸣器的子程序143.3程序的测试.16第四章 调试过程和注意问题.184.1keil编程软件的使用方法.184.2关于STC_ISP_V483软件.184.3关于程序测试18结 论.19谢 辞.20参考文献.21附录. 22引 言随着社会电子工业发展的步伐越来越快的节奏，我认为作为一名电子类专业的大学生，在校学的专业理论知识固然重要，但是，课程设计也是必不可少的，因为将来我们出到社会工作以后多少都有可能会面向关于电子类的程序设计，因此课程设计重要性也就体现出来了。我相信通过这次课程设计，我们可以会学到很多实用性的东西，因为它的性
7、质是由专业理论知识到实践操作转变的一个过程，也就是让我们把在大学从书本上收获的理论知识通过实际操作转化为我们生活中实用的电子类产品。课程设计不仅是对我们的专业理论知识是否掌握的一个考察，更是对我们实践动手能力的一个考验。第一章 系统总体设计1.1 系统实现的主要功能 本系统的主要功能是利用单片机STC89C52最小系统产生PWM（脉冲宽度调制）信号通过蜂鸣器和LED显示其信号占空比以及频率的变化。而PWM信号的占空比以及频率变化是由按键控制的，在本系统中，信号的频率变化由蜂鸣器声音强弱的变化体现出来，而信号的占空比变化是由LED灯亮度强弱的变化体现。1.2 系统的工作原理脉宽调制（PWM）基本
8、原理：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于 /n ，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中
9、点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM波形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。在PWM波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交直交变频器中，整流电路采用不可控的二极管电路即可，PWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。根据上述原理，在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件
10、的通断，就可以得到所需要的PWM波形。1.3系统总体构成1.3.1 总体设计框图 系统总体设计框图如图1.1所示。按键控制模块P20P23 P37，P25STC89C52RC单片机BELL 蜂鸣器LED灯图1.1： 系统总体设计框图第二章 系统的硬件设计 2.1 关于单片机最小系统单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机
11、相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。而对于这次课程设计，我只用到的是单片机最小系统，所用的单片机芯片型号是STC89C52，它是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了CMOS的高速和高密度技术及CMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于89C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计
12、数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。89C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。本次课设的最小系统所用到的主要原件清单包括：单片机STC89C52一
13、个，按键五个，LED灯两个，无缘蜂鸣器一个，晶振一个，10K电阻两个，2K电阻一个，9015C三极管一个，30pF电容两个，10uF电容一个，开关一个。单片机最小系统的实物图如图2.1所示：图2.1 单片机最小系统实物图图2.2 单片机芯片管脚图2.2 关于蜂鸣器由于单片机包含了温度传感器、红外接头、时钟芯片、储存芯片、数码管、LED灯、蜂鸣器等等。而本次课设主要涉及到利用蜂鸣器发出信号的强弱来对PWM信号频率高低作出判断，故应对蜂鸣器做出介绍：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机等电子产品中作发生器件。其工作原理是通过三极
