《基于单片机的两相脉冲方波电路设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的两相脉冲方波电路设计说明（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、. . . . .郑州航空工业管理学院毕 业 论 文（设 计） 2012 届 电气工程及其自动化 专业 0806072 班级 题 目 基于单片机两相脉冲方波输出电路硬件开发 姓 名 乱世达人 学号 080607224 指导教师 粉红佳人 职称 教 授 2012 年 5 月 20 日内 容 摘 要本文设计的是一个方波发生器，两相输出相位差/2,可用于模拟增量式旋转编码器的A、B两相脉冲。用BCD码拨盘来设定和显示方波的周期，主控制模块是兼容于51系列的微处理器模块AT89C52，此单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点。在此自动控制设备中，采用光电耦合器
2、实现弱电系统与强电系统的通道之间的隔离;同时运用了继电器方式的开关量输出，解决了从低压直流到高压直流的过度，从而保证了电子电路和人身的安全。关键词相位差;方波; AT89C52;光耦隔离The hardware development of two-phase pulse square wave output circuit based on SCMAbstract In this paper , the design is a square wave generator , and it uses BCD dial with panel to control and display freq
3、uency of square wave , and the master control module is based on 51 series of microprocessor module AT89C52 devices , and the single-chip microcomputer has high level of integration and powerful function, high reliability, small volume, low power consumption, easy to use, cheap and so on a series of
4、 advantages. In the automatic control equipment , the optical coupler solves the problem involving the channel isolation technology , and at the same time , using the way of relay switching output has solved the transition from low voltage DC to high voltage DC , so as to ensure the safety of the el
5、ectronic circuit and personal .Key words phase difference ;square wave; AT89C52; light coupling isolation目 录内 容 摘 要Abstract第一章 概 述1第二章 系统硬件设计32.1设计方案32.2器件选择42.2.1单片机芯片内部结构简介42.2.2 BCD拨码盘介绍92.2.3光耦合器的介绍14第三章 硬件实现及单元电路设计163.1单片机最小系统的设计163.1.1 电源电路173.1.2 复位电路173.1.3 晶振电路183.1.4 输入电路193.1.5 显示电路203.2
6、系统电路总原理图203.3 PCB板的制作21致 谢24参考文献25附录26附录27 学习好帮手第一章 概 述单片机是一种集成的电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉冲调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。波形发生器即简易函数信号发生器，是一个能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、方波、正弦波等波形电路。函数信号发生器在电路实验和设备仪器中具有十分广泛的用途。通过对函数发生器的原理以及构成分析，可设计
7、一个能变换出三角波、锯齿波、方波、正弦波的函数波形发生器。在工业生产和科研中利用函数信号发生器发出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，还可以对电工和电子产品进行指数验证、参数调整及性能鉴定。常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不仅参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其性能好但体积较大，价格较贵，因此，高精度，宽调幅将成为数字量信号发生器的趋势。 本文介绍的是利用89C52单片机和BCD码拨盘产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了BC
8、D码拨盘的结构原理和使用方法，89C52的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。文中着重介绍了如何利用单片机控制BCD码拨盘产生上述信号的硬件电路。信号频率幅度也按要求可调，该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。本设计核心任务是：以AT89C52为核心，结合BCD码拨盘和光耦合器等器件，用仿真软件设计硬件电路，用汇编语言编写驱动程序，以实现程序控制产生方波的低频信号。可以通过BCD码拨盘的按键输入任意频率值。 第二章 系统硬件设计2.1设计方案(1)利用AT89C52单片机采用程序设计方法产生脉冲方波，再通过显示设备二极管显示出来，通过按键和显示数字来控制方波的频率。微处
9、理器模块AT89C52，频率与占空比信息显示模块，24BCD拨码盘模块。本设计中用到两个定时器，定时器0和定时器1，其中定时器0工作在定时方式下，决定方波的频率；定时器1同样工作在定时方式下，用于设定占空比。用拨盘数字显示频率与占空比的关系比例，按键的操作是通过外中断与单片机共同控制的。设计要求1） 、利用单片机采用软件设计方法产生方波2） 、方波的频率可通过按键调节(2)该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换，采用按键输入，利用BCD码拨盘的数字显示对频率的控制，终端通过二极管可以检测到方波的产生的方案，即构成所需波形发生器
10、。其构成原理框图如图21所示单 片 机 89C52二极管显示 按 键频率与 频率与 占空比 占空比 图21 方波信号发生器设计原理框图在信号发生器中，只用到片内中断请求，即是在AT89C52输出一个波形采样点信号后，接着启动定时器，在定时器未产生中断之前，AT89C52等待，直到定时器计时结束，产生中断请求，AT89C52相应中断，接着输出下一个信号波形，如此循环。当有按键按下时，产生外部中断请求信号，CPU暂停当前工作，处理中断请求，重新装入定时初值，开始定时。2.2器件选择2.2.1单片机芯片内部结构简介AT89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、
11、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的微型计算机，而且价格便宜。 1）、中央处理器：中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。2）、数据存储器（内部RAM）：数据存储器用于存放变化的数据。AT89S51中数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。3）、程序存储器（内部ROM）：程序存储器用于存放程序和固定不变的常数等。通常采用只读存储器，且其又多种类
12、型，在51系列单片机中全部采用闪存。AT89S51单片机内部配置了4KB闪存。4）、定时/计数器（ROM）用于实现定时和计数功能。AT89S51共有2个16位定时/计数器5）、并行输入输出（I/O）口：8051共有4组8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据的传输。每个口都由1个锁存器和1个驱动器组成。它们主要用于实现与外部设备中数据的并行输入与输出，有些I/O口还有其他的功能。6）、全双工串行口：AT89S51内置一个全双工串行通信口，用于与其他设备间的串行数据传送，该串行口既可以用于异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。7）、时钟电路：时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的
13、时钟脉冲序列。8）、中断系统：中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。AT89C52共有5个中断源，其中有2个外部中断源和3个内部中断源。每个51单片机处理周期包括12个时钟周期，每12个时钟周期用来完成一个操作，如取指令等。指令执行时间为时钟频率除以12后取倒数。如果系统时钟频率是11.059MHZ，则除以12后就得到了每秒执行的指令为921583条，再取倒数将得到每条指令所需要的时间为1.085us。图22 51单片机基本结构9)主电源引脚VCC (40脚)：接+5V电源正极。GND(20脚)：接地端。电源电压范围是45.5V，最高电源电压为6.6V。任何引脚对地的电压范
14、围是-17V10)外接晶体引脚XTAL1（19脚）：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部的时钟时，该引脚作为外部振荡信号的输入端。XTAL2(18引脚)：接外部石英晶体的另一端。在单片机内部，它是反相放大器的输出端。11) 输入/输出引脚（1） P0 口（P0.0P0.7）(引脚3932)P0口具有漏极开路结构，还具有双重功能。作为输出使用时，需要外接上拉电阻（在作为I/O口使用时，T1管夹断）。若作为输入端使用，需要先将“1”写入端口（使T2管夹断）。P0口可作为地址总线（AB0AB7），也可作为数据总线（DB0DB7）。P0口可驱动8个LSTTL（低功耗肖特基TTL），其他端口可以驱动4个LSTTL。1个LSTTL负载为0.4mA。（2） P1口（P1.0P1.7）（引脚18）P1口内部有上拉电阻，因此可以作为准双向I/O使用。作为输入端使用时，需要先将“1”写入端口（使T2管夹断）。（3） P2口（P2.0P2.7）（引脚2128）P2口内部具有上拉电阻，因此可以作为准双向I/O口使用。作为输入端使用时，需要先将“1”写入端口（使T2管夹断）。在将有片外存储器时，P2口作为8位地址总线（AB8AB15）。
