基AT89C51PWM信号发生器设计
摘
单片机集成度高功强性高体积功耗低方便价格低廉等系列优点目前已渗入工作生活方方面面处单片机应领域已面工业控制通讯交通智仪表等迅速发展家消费产品办公动化汽车电子PC机外围网络通讯等广领域
单片机两种基结构形式：种通微型计算机中广泛采程序存储器数存储器合存储器空间结构成普林斯机构种程序存储器数存储器截然分开分寻址结构般需较程序存储器目前单片机采程序存储器截然分开结构课题讨占空周期调信号发生器核心目前应极广泛51系列单片机
基单片机信号发生器设计该课题设计目充分运学期间学专业知识考察现正信号发生器基功完成基实际系统设计全程关键实际系统设计程整程中充分发挥动化专业知识特信号发生器设计中涉典型控制程通单片机控制特殊功信号发生芯片产生系列规律周期占空调波形样信号发生器装置控制领域相广泛应范围产生系列调波形作设备数值输入应设备检测仪器调试等场合高频稳定波形信号线电波调频解调现代生活中必少应
关键词：PWM 信号发生器
目 录
1简介 3
11 proteus 3
12 Keil 4
13 PWM 5
14 AT89C51 6
2设计原理方法 9
21单片机基组成 9
22方案设计选择 9
23定时器工作原理 10
231工作方式寄存器TMOD 11
232定时计数器控制寄存器TCON 12
24定时计数器工作方式 12
25设计方法 13
3系统硬件电路设计图 14
4程序框图 16
41程序框图： 16
42系统初始化： 16
43定时器中断程序框图： 16
44键盘扫描程序框图： 17
5性分析 18
51定时器中断分析 18
52系统性分析 18
6源程序 18
7 仿真效果图 22
总 结 24
致 谢 25
参考文献 25
1简介
11 proteus
Proteus ISIS英国Labcenter公司开发电路分析实物仿真软件运行Windows操作系统仿真分析(SPICE)种模拟器件集成电路该软件特点：
（1）实现单片机仿真SPICE电路仿真相结合具模拟电路仿真数字电路仿真单片机外围电路组成系统仿真RS232动态仿真I2C调试器SPI调试器键盘LCD系统仿真功种虚拟仪器示波器逻辑分析仪信号发生器等
（2）支持流单片机系统仿真目前支持单片机类型：68000系列8051系列AVR系列PIC12系列PIC16系列PIC18系列Z80系列HC11系列种外围芯片
(3) 提供软件调试功硬件仿真系统中具全速单步设置断点等调试功时观察变量寄存器等前状态该软件仿真系统中必须具功时支持第三方软件编译调试环境Keil C51 uVision2等软件
(4) 具强原理图绘制功总该软件款集单片机SPICE分析身仿真软件功极强章介绍Proteus ISIS软件工作环境基操作
特点：支持ARM7PIC AVRHC118051系列微处理器CPU模型更模型正开发中：
交互外设模型LCD显示RS232终端通键盘开关钮LED等
强调试功访问寄存器存设置断点单步运行模式
支持IARKeilHitech等开发工具源码C汇编调试
键make特性：键完成编译仿真操作
置超6000标准SPICE模型完全兼容制造商提供SPICE模型
DLL界面应提供特定模式
基工业标准SPICE3F5混合模型电路仿真器
14种虚拟仪器：示波器逻辑分析仪信号发生器规程分析仪等
高级仿真包含强基图形分析功：模拟数字混合瞬时图形频率转
换噪声失真付立叶交流直流音频曲线
模拟信号发生器包括直流正旋脉分段线性音频指数单频FM数字信号发生器包括尖脉脉时钟码流
集成PROTEUS PCB设计形成完整电子设计系统
12 Keil
Keil C51美国Keil Software公司出品51系列兼容单片机C语言软件开发系统汇编相C语言功结构性读性维护性明显优势易学易Keil提供包括C编译器宏汇编连接器库理功强仿真调试器等完整开发方案通集成开发环境（uVision）部分组合起运行Keil软件需WIN98NTWIN2000WINXP等操作系统果C语言编程Keil二选C语言仅汇编语言编程方便易集成环境强软件仿真调试工具会令事半功倍
（1）系统概述
Keil C51软件提供丰富库函数功强集成开发调试工具全Windows界面外重点编译生成汇编代码体会Keil C51生成目标代码效率非常高数语句生成汇编代码紧凑容易理解开发型软件时更体现高级语言优势面详细介绍Keil C51开发系统部分功
（2）Keil C51单片机软件开发系统整体结构
C51工具包整体结构uVisionIshell分C51 for Windowsfor Dos集成开发环境(IDE)完成编辑编译连接调试仿真等整开发流程开发员IDE身编辑器编辑C汇编源文件然分C51C51编译器编译生成目标文件(OBJ)目标文件LIB51创建生成库文件库文件起L51连接定位生成绝目标文件(ABS)ABS文件OH51转换成标准Hex文件供调试器dScope51tScope51进行源代码级调试仿真器直接目标板进行调试直接写入程序存贮器EPROM中
13 PWM
（1）简介
脉宽度调制(PWM)英文Pulse Width Modulation缩写简称脉宽调制种模拟控制方式根相应载荷变化调制晶体栅极基极偏置实现开关稳压电源输出晶体晶体导通时间改变种方式电源输出电压工作条件变化时保持恒定利微处理器数字信号模拟电路进行控制种非常效技术
PWM控制技术控制简单灵活动态响应优点成电力电子技术广泛应控制方式研究热点科学技术发展已没学科间界限结合现代控制理思想实现谐振软开关技术会成PWM控制技术发展方
（2）基原理
着电子技术发展出现种PWM技术中包括：相电压控制PWM脉宽PWM法机PWMSPWM法线电压控制PWM等镍氢电池智充电器中采脉宽PWM法脉宽度均相等脉列作PWM波形通改变脉列周期调频改变脉宽度占空调压采适控制方法电压频率协调变化通调整PWM周期PWM占空达控制充电电流目
模拟控制起直观简单总非常济行中点模拟电路容易时间漂移难调节够解决问题精密模拟电路非常庞笨重（老式家庭立体声设备）昂贵模拟电路严重发热功耗相工作元件两端电压电流积成正模拟电路噪声敏感扰动噪声肯定会改变电流值
通数字方式控制模拟电路幅度降低系统成功耗外许微控制器DSP已芯片包含PWM控制器数字控制实现变更加容易
（3）脉宽度调制优点
PWM优点处理器控系统信号数字形式需进行数模转换信号保持数字形式噪声影响降噪声强足逻辑1改变逻辑0逻辑0改变逻辑1时数字信号产生影响
噪声抵抗力增强PWM相模拟控制外优点某时候PWM通信原模拟信号转PWM极延长通信距离接收端通适RCLC网络滤调制高频方波信号原模拟形式
总PWM济节约空间抗噪性强种值广工程师许设计应中效技术
14 AT89C51
AT89C51种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压高性CMOS 8位微处理器俗称单片机
（1）特性：
² 全静态工作：0Hz24MHz
² 三级程序存储器锁定
² 128×8位部RAM
² 32编程IO线
² 两16位定时器计数器
² 5中断源
² 编程串行通道
² 低功耗闲置掉电模式
² 片振荡器时钟电路
（2）脚说明：
VCC：供电电压
GND：接
P0口：P0口8位漏级开路双IO口脚吸收8TTL门电流
P0口脚第次写1时定义高阻输入P0够外部程序数
存储器定义数址低八位FIASH编程时P0 口作
原码输入口FIASH进行校验时P0输出原码时P0外部必须接
拉电阻 P1口：P1口部提供拉电阻8位双IO口P1
口缓器接收输出4TTL门电流P1口脚写入1部拉高
作输入P1口外部拉低电时输出电流部
拉缘FLASH编程校验时P1口作低八位址接收
P2口：P2口部拉电阻8位双IO口P2口缓器接收输
出4TTL门电流P2口写1时脚部拉电阻拉高
作输入作输入时P2口脚外部拉低输出电流
部拉缘P2口外部程序存储器16位址外部数
存储器进行存取时P2口输出址高八位出址1时利
部拉优势外部八位址数存储器进行读写时P2口输出特
殊功寄存器容P2口FLASH编程校验时接收高八位址信号
控制信号
P3口：P3口脚8带部拉电阻双IO口接收输出4TTL
门电流P3口写入1部拉高电作输入作
输入外部拉低电P3口输出电流（ILL）拉
缘 P3口作AT89C51特殊功口表示：
口脚 备选功
P30 RXD（串行输入口）
P31 TXD（串行输出口）
P32 INT0（外部中断0）
P33 INT1（外部中断1）
P34 T0（记时器0外部输入）
P35 T1（记时器1外部输入）
P36 WR（外部数存储器写选通）
P37 RD（外部数存储器读选通）
P3口时闪烁编程编程校验接收控制信号
RST：复位输入振荡器复位器件时保持RST脚两机器周期高电
时间
ALEPROG：访问外部存储器时址锁存允许输出电锁存址低
位字节 FLASH编程期间引脚输入编程脉时ALE端
变频率周期输出正脉信号频率振荡器频率16
作外部输出脉定时目然注意：作外部数
存储器时跳ALE脉想禁止ALE输出SFR8EH址
置0时 ALE执行MOVXMOVC指令ALE起作外
该引脚略微拉高果微处理器外部执行状态ALE禁止置位效
PSEN：外部程序存储器选通信号外部程序存储器取指期间机
器周期两次PSEN效访问外部数存储器时两次效PSEN
信号出现
EAVPP：EA保持低电时期间外部程序存储器（0000HFFFFH）
否部程序存储器注意加密方式1时EA部锁定RESET
EA端保持高电时间部程序存储器FLASH编程期间引脚
施加12V编程电源（VPP）
XTAL1：反振荡放器输入部时钟工作电路输入
XTAL2：反振荡器输出
（3）振荡器特性
XTAL1XTAL2分反放器输入输出该反放器配置
片振荡器石晶振荡陶瓷振荡均采采外部时钟源驱动器件
XTAL2应接余输入部时钟信号通二分频触发器外
部时钟信号脉宽求必须保证脉高低电求宽度
2设计原理方法
21单片机基组成
图1 51单片机框图
22方案设计选择
电子技术领域中实现函数信号发生器方法种采原理器件构成电路实现相功
（1）方案较：
方案：采单片函数发生器80388038时产生正弦波方波等方法简单易行DA转换器输出改变调制电压实现数控调频进改变周期产生频率稳定度高
方案二：采锁相式频率合成器利锁相环降压控振荡器（VOC）输出频率锁定需频率该方案性良难达输出频率覆盖系数求电路复杂
方案三：采单片机编程方法实现该方法通编程控制方波信号输出周期占空改变程序相关参数便改变输出波形周期占空编程方法产生数字信号信号精度做高电路简单
鉴方案信号频率够稳定方案二电路复杂频率覆盖系数难达标等缺点决定采方案三设计方法方案三仅仅软硬件结合元器件容易价格便宜硬件开销达省
次设计中利AT89C51单片机软硬件结合实现占空周期调案件操作通数字电路外部中断0控制输出占空199调精度1周期5ms60ms调精度5ms方波
设计AT89C51微处理器4键四输入门AT89C51两定时器定时器0定时器1中定时器0工作方式1决定输出信号周期定时器1工作方式1决定输出信号占空键PERIOD+PERIOD改变信号周期键PERIOD+增信号周期增5ms增60ms5ms键PERIOD减输出信号周期次键输出信号周期增5ms增60ms周期5ms键ZKB+ZKB改变信号占空键ZKB+增加信号占空次键占空增加1限值99次键时占空1键ZKB减信号占空次键占空减1限值1次键时占空回99通面步骤实现占空周期调
时设计中采电开关复位电路应事件开关闭合复位回复初值：占空50周期35ms
23定时器工作原理
定时计数器实质加1计数器工作定时方式工作计数方式两种工作方式实际脉计数计脉源定时计数器部结构控制信号图2示：
工作定时方式时 0开关S计数器计数脉振荡器12分频脉（fosc12）系统机器周期计数档开关K受控合时周期计数器加1记满预设数回零置位定时计数器溢出中断标志位产生溢出中断
图2 定时器计数器部结构控制信号
231工作方式寄存器TMOD
工作方式寄存器TMOD（址：89H）8位寄存器8位分两组高四位控制T1低四位控制T0设置定时计数器工作方式格式表231示
表231 定时计数器方式控制寄存器TMOD
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
GATE
M1
M0
GATE
M1
M0
| ← T1方式字段 → | ← T0方式字段 →|
面TMOD位作说明：
（1）GATE：门控位
GATE＝0时仅运行控制位TR0（TR1）1启动定时计数器工作
GATA＝1时TR0（TR1）1外部中断引脚（INT0INT1）高电
启动定时计数器工作
（2） ——定时计数模式选择位
0定时模式
1计数模式
（3）M1M0—工作方式选择位
定时计数器工作方式选择表232示
表232 定时计数器工作方式设置表
M1 M0
工作方式
说明
0 0
方式0
13位定时计数器
0 1
方式1
16位定时计数器
1 0
方式2
8位初值动重装入8位定时计数器
1 1
方式3
仅适T0分成两8位定时计数器T1停止计数
232定时计数器控制寄存器TCON
TCON字节址88H进行位寻址位址88H—8Fh
格式表233示
表233 定时计数器控制寄存器TCON
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
TCON寄存器中定时计数器控制仅中高四位
（1）TF1TF0——T1T0溢出中断请求标志位
计数溢出时该位硬件动置1CPU响应中断硬件动清0工作时CPU时查询TF状态作查询测试标志软件置1清0硬件置1清0效果样
（2）TR1TR0——运行控制位
置1时启动定时计数器工作GATE位状态关
置0时停止定时计数器工作
软件置1清0软件控制定时计数器启动停止
24定时计数器工作方式
（1）方式013位计数TL0低5位（高3位未）TH08位组成计数值（8192脉）启动计数器加1计数TL0低5位计数满回零进位13位计数满回零时中断溢出位置1产生中断请求
定时器模式时N＝t Tcy (Tcy指令周期）
计数初值计算公式： （X计数初值N计数数）
定时器初值采计数数直接取补法获
（2）方式1方式0基相唯区方式1计数位数16位TL1作低8位TH1作高8位组成16位加1计数器 计数值（65536脉）种方式中计数值方式
计数数（N）计数初值（X）关系：
（3）方式2动重装初值8位计数方式种方式两寄存器中专寄存8位计数初值保持变进行8位加1计数计数溢出时产生溢出中断请求外动中变初值重新装载
计数数计数初值关系：
（4）方式3适T0定时计数器T0定时器处方式3时T1工作012方式TL0TH0分成两独立8位定时计数器中TL0作8位定时计数器TH0作8位定时器
25设计方法
（1）方波产生
设计方案中采定时器产生周期占空调方波工作方式0工作方式1具16位寄存器定时时间更长产生频率范围更宽工作方式2然方式2动重载功定时更加准确产生低频说方式2256us定时时间产生中断误差更选择设置工作方式1GATE0
设定定时器设置初始值高低电分分配定时时间程序启动输入定高电定时器开始加1计数高电16位计数满回零时TF置1产生中断高电转低电低电16位计数满回零时TF置1产生中断低电转高电出方波
（2）高电时间测量
设计方案中采定时器测量高电时间定时器设置工作方式1设置GATE1时软件TR11时外部中断1（INT1）引脚高电时启动定时计数器工作控制输出方波接外部中断1输入引脚输入高电定时器开始启动降时候读T1值算出高电时间T1_high
3系统硬件电路设计图
系统软件仿真采proteus软件设计仿真
四独立键分单片机P10P11P12P13相连接通四输入非门非门输出做单片机外部中断0触发信号键时会进入外部中断程序
P14口输出信号连接示波器检测输出波形
RST复位引脚接入电开关复位电源接通单片机动复位单片机运行期间开关操作单片机复位
系统硬件仿真电路原理图图示：
4程序框图
41程序框图：
图4 程序流程图
42系统初始化：
初始化程序计数器01赋初值初始化占空50信号周期35ms设置定时器0定时器1工作方式开启计数器0计数器1设置外部中断触发方式开启总中断
43定时器中断程序框图：
定时器0控制输出信号周期定时器1控制输出信号占空
开始
赋初始值
结束
图5 定时器中断程序框图
44键盘扫描程序框图：
键时进入外部中断然暂时关闭外部中断启动延时程序消抖动然检测键然频率占空变量做出相应赋值占空值送数码显示定时器0定时器1分赋新初值开启外部中断定时器01中断中断程序结束
开始
关中断
延时消抖
否键
N N
判断键号
Y
键处理
计算定时器初值
送入初值
关中断
结束
图6 键盘扫描程序框图
5性分析
51定时器中断分析
次周期占空调信号发生器设计采定时器0定时器1中断定时器0中断控制信号周期定时器1控制信号占空调节输出信号占空时信号频率变果调节信号频率占空变设period表示输出周期zkb表示输出占空TX定时器0计数次数TZ定时器1计数次数TX装入初值：TX(65536N)TZ装入初值TZ(65536N)
定时器0计数时开启定时器1定时器1开始计数P14口输出高电周期中高电持续时间定时器1计数时间程序进入定时器1中断执行然关掉定时器1输出低电定时器0中断直开着周期中低电持续时间定时器0计数进入定时器0中断执行循环改变period者zkb时候相应改变输出信号周期占空
52系统性分析
该系统实现占空周期调信号发生器占空调节范围199精度1达限值时次增加时占空1达限时次减少占空动99周期调节范围5ms60ms精度5ms达限值时次增加时周期动5ms达限值时次减少时周期动60ms）
总次设计达设计求输出信号稳定度高误差方便调节硬件电路简单
6源程序
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
float fosc12000000 系统时钟频率
sbit key1P1^0 控制周期增加
sbit key2P1^1 控制周期减少
sbit key3P1^2 控制占空增加
sbit key4P1^3 控制占空减少
sbit clkP1^4 信号输出端口
uint zkb50 占空初值取值范围199
uint period35 周期初值取值范围5ms60ms
uint time0_Htime0_Ltime1_Htime1_L
延时程序
void delayms(uint z)
{
uint ij
for(izii>0)
for(j110jj>0)
}
系统初始化
void init()
{
TMOD0x11 定时器01工作方式1
time0_H(6553635000)256
time0_L(6553635000)256
time1_H(6553617500)256
time1_L(6553617500)256
TH0time0_H 定时器0装入初值计数器计数35000次35ms
TL0time0_L
TH1time1_H 定时器1装入初值计数器计数17500次175ms
TL1time1_L
IT01 外部中断0降触发
EX01 开外部中断0允许位
ET01 定时器T0中断允许
ET11 定时器T1中断允许
EA1 开启总中断
TR01 开启定时器0
}
程序
void main()
{
init( )
while(1)
}
TO中断程序
void T0_time() interrupt 1
{
TR11 开定时器1
TH0time0_H
TL0time0_L
clk1
}
T1中断程序
void T1_time() interrupt 3
{
TR10 关定时器1
TH1time1_H
TL1time1_L
clk0
}
键盘扫描程序
void keyscan() interrupt 0 外部中断0
{
float TXTZ
EX00 关中断
delayms(10) 延时消抖
if(P10x0F)
if(key10)
{
periodperiod+5
if(period>60)
period5
}
if(key20)
{
periodperiod5
if(period<5)
period60
}
if(key30)
{
zkbzkb+1
if(zkb>99)
zkb1
}
if(key40)
{
zkbzkb1
if(zkb<1)
zkb99
}
TX(65536(period)*1000)
TZ(65536(period2)*1000+(50zkb)*period*10)
time0_H(uint)TX256
time0_L(uint)TX256
time1_H(uint)TZ256
time1_L(uint)TZ256
P10x0f
EX01
TR01
TR11
}
7 仿真效果图
1 电路通电仿真初始状态
初始值：周期35ms占空50
2 PERIOD键改变周期
3ZKB+ZKB键改变占空
总 结
次课程设计真着实收获颇
三学期快进入四次课设学仅剩课设想通努力做锻炼专业力
接题目第感觉蛮简单前学段时间单片机题目占空周期调信号发生器感觉蛮简单真正做时候事情想象中样
刚开始没弄懂原理脑袋里面模糊概念慢慢实现出网找点参考资料设计电路图弄汇编程序protues里面仿真时候没达想结果调试久断改程序结果总差强意频率变化没规律汇编程序跳转指令较纠结半天没弄出
然开始该C语言写程序前C语言写C语言定基础网找点资料原理图做改进认典方四键通四输入非门连接外部中断0入口样方便检测键写程序提供方便通点解硬件电路软件基础啊电路设计写程序方便快程序写出Protues里面仿真成功时感觉开心
次课程设计花天时间前期查资料星期六开始寝室研究断调试程序刚开始毫进展做出课设求波形心里开心感觉想做点东西必须沉心查阅资料思考耐心坚持肯定做出想做东西
次设计基达设计求重次设计程中学时没学者说欠缺东西定程度提升力受益匪浅
致 谢
首先课题设计程中指导老师李文方老师倾注量心血选题开题报告写作提纲遍遍指出稿中具体问题严格关循循善诱表示衷心感谢
次感谢学期间极关心支持位老师关心学朋友提供良学工作环境中获
课程设计结束际感谢默默奉献科技教育技术员提供学台伟肩膀更远进步更快学更精
参考文献
1 微型计算机原理接口技术姚燕南薛钧义北京：高等教育出版社2004
2单片微型计算机接口技术（第2版）李群芳张士军黄建北京电子
工业出版社2005
3单片微型计算机原理应徐维祥刘旭敏连：连理工学出版
社2006
4单片机原理应张鑫华臻陈书谦北京：电子工业出版社2008
5单片机系统设计实践汪道辉北京：电子工业出版社2006
6新编MCS51单片机应设计张毅刚哈尔滨工业学出版社2008
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摘
单片机集成度高功强性高体积功耗低方便价格低廉等系列优点目前已渗入工作生活方方面面处单片机应领域已面工业控制通讯交通智仪表等迅速发展家消费产品办公动化汽车电子PC机外围网络通讯等广领域
单片机两种基结构形式：种通微型计算机中广泛采程序存储器数存储器合存储器空间结构成普林斯机构种程序存储器数存储器截然分开分寻址结构般需较程序存储器目前单片机采程序存储器截然分开结构课题讨占空周期调信号发生器核心目前应极广泛51系列单片机
基单片机信号发生器设计该课题设计目充分运学期间学专业知识考察现正信号发生器基功完成基实际系统设计全程关键实际系统设计程整程中充分发挥动化专业知识特信号发生器设计中涉典型控制程通单片机控制特殊功信号发生芯片产生系列规律周期占空调波形样信号发生器装置控制领域相广泛应范围产生系列调波形作设备数值输入应设备检测仪器调试等场合高频稳定波形信号线电波调频解调现代生活中必少应
关键词：PWM 信号发生器
目 录
1简介 3
11 proteus 3
12 Keil 4
13 PWM 5
14 AT89C51 6
2设计原理方法 9
21单片机基组成 9
22方案设计选择 9
23定时器工作原理 10
231工作方式寄存器TMOD 11
232定时计数器控制寄存器TCON 12
24定时计数器工作方式 12
25设计方法 13
3系统硬件电路设计图 14
4程序框图 16
41程序框图： 16
42系统初始化： 16
43定时器中断程序框图： 16
44键盘扫描程序框图： 17
5性分析 18
51定时器中断分析 18
52系统性分析 18
6源程序 18
7 仿真效果图 22
总 结 24
致 谢 25
参考文献 25
1简介
11 proteus
Proteus ISIS英国Labcenter公司开发电路分析实物仿真软件运行Windows操作系统仿真分析(SPICE)种模拟器件集成电路该软件特点：
（1）实现单片机仿真SPICE电路仿真相结合具模拟电路仿真数字电路仿真单片机外围电路组成系统仿真RS232动态仿真I2C调试器SPI调试器键盘LCD系统仿真功种虚拟仪器示波器逻辑分析仪信号发生器等
（2）支持流单片机系统仿真目前支持单片机类型：68000系列8051系列AVR系列PIC12系列PIC16系列PIC18系列Z80系列HC11系列种外围芯片
(3) 提供软件调试功硬件仿真系统中具全速单步设置断点等调试功时观察变量寄存器等前状态该软件仿真系统中必须具功时支持第三方软件编译调试环境Keil C51 uVision2等软件
(4) 具强原理图绘制功总该软件款集单片机SPICE分析身仿真软件功极强章介绍Proteus ISIS软件工作环境基操作
特点：支持ARM7PIC AVRHC118051系列微处理器CPU模型更模型正开发中：
交互外设模型LCD显示RS232终端通键盘开关钮LED等
强调试功访问寄存器存设置断点单步运行模式
支持IARKeilHitech等开发工具源码C汇编调试
键make特性：键完成编译仿真操作
置超6000标准SPICE模型完全兼容制造商提供SPICE模型
DLL界面应提供特定模式
基工业标准SPICE3F5混合模型电路仿真器
14种虚拟仪器：示波器逻辑分析仪信号发生器规程分析仪等
高级仿真包含强基图形分析功：模拟数字混合瞬时图形频率转
换噪声失真付立叶交流直流音频曲线
模拟信号发生器包括直流正旋脉分段线性音频指数单频FM数字信号发生器包括尖脉脉时钟码流
集成PROTEUS PCB设计形成完整电子设计系统
12 Keil
Keil C51美国Keil Software公司出品51系列兼容单片机C语言软件开发系统汇编相C语言功结构性读性维护性明显优势易学易Keil提供包括C编译器宏汇编连接器库理功强仿真调试器等完整开发方案通集成开发环境（uVision）部分组合起运行Keil软件需WIN98NTWIN2000WINXP等操作系统果C语言编程Keil二选C语言仅汇编语言编程方便易集成环境强软件仿真调试工具会令事半功倍
（1）系统概述
Keil C51软件提供丰富库函数功强集成开发调试工具全Windows界面外重点编译生成汇编代码体会Keil C51生成目标代码效率非常高数语句生成汇编代码紧凑容易理解开发型软件时更体现高级语言优势面详细介绍Keil C51开发系统部分功
（2）Keil C51单片机软件开发系统整体结构
C51工具包整体结构uVisionIshell分C51 for Windowsfor Dos集成开发环境(IDE)完成编辑编译连接调试仿真等整开发流程开发员IDE身编辑器编辑C汇编源文件然分C51C51编译器编译生成目标文件(OBJ)目标文件LIB51创建生成库文件库文件起L51连接定位生成绝目标文件(ABS)ABS文件OH51转换成标准Hex文件供调试器dScope51tScope51进行源代码级调试仿真器直接目标板进行调试直接写入程序存贮器EPROM中
13 PWM
（1）简介
脉宽度调制(PWM)英文Pulse Width Modulation缩写简称脉宽调制种模拟控制方式根相应载荷变化调制晶体栅极基极偏置实现开关稳压电源输出晶体晶体导通时间改变种方式电源输出电压工作条件变化时保持恒定利微处理器数字信号模拟电路进行控制种非常效技术
PWM控制技术控制简单灵活动态响应优点成电力电子技术广泛应控制方式研究热点科学技术发展已没学科间界限结合现代控制理思想实现谐振软开关技术会成PWM控制技术发展方
（2）基原理
着电子技术发展出现种PWM技术中包括：相电压控制PWM脉宽PWM法机PWMSPWM法线电压控制PWM等镍氢电池智充电器中采脉宽PWM法脉宽度均相等脉列作PWM波形通改变脉列周期调频改变脉宽度占空调压采适控制方法电压频率协调变化通调整PWM周期PWM占空达控制充电电流目
模拟控制起直观简单总非常济行中点模拟电路容易时间漂移难调节够解决问题精密模拟电路非常庞笨重（老式家庭立体声设备）昂贵模拟电路严重发热功耗相工作元件两端电压电流积成正模拟电路噪声敏感扰动噪声肯定会改变电流值
通数字方式控制模拟电路幅度降低系统成功耗外许微控制器DSP已芯片包含PWM控制器数字控制实现变更加容易
（3）脉宽度调制优点
PWM优点处理器控系统信号数字形式需进行数模转换信号保持数字形式噪声影响降噪声强足逻辑1改变逻辑0逻辑0改变逻辑1时数字信号产生影响
噪声抵抗力增强PWM相模拟控制外优点某时候PWM通信原模拟信号转PWM极延长通信距离接收端通适RCLC网络滤调制高频方波信号原模拟形式
总PWM济节约空间抗噪性强种值广工程师许设计应中效技术
14 AT89C51
AT89C51种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压高性CMOS 8位微处理器俗称单片机
（1）特性：
² 全静态工作：0Hz24MHz
² 三级程序存储器锁定
² 128×8位部RAM
² 32编程IO线
² 两16位定时器计数器
² 5中断源
² 编程串行通道
² 低功耗闲置掉电模式
² 片振荡器时钟电路
（2）脚说明：
VCC：供电电压
GND：接
P0口：P0口8位漏级开路双IO口脚吸收8TTL门电流
P0口脚第次写1时定义高阻输入P0够外部程序数
存储器定义数址低八位FIASH编程时P0 口作
原码输入口FIASH进行校验时P0输出原码时P0外部必须接
拉电阻 P1口：P1口部提供拉电阻8位双IO口P1
口缓器接收输出4TTL门电流P1口脚写入1部拉高
作输入P1口外部拉低电时输出电流部
拉缘FLASH编程校验时P1口作低八位址接收
P2口：P2口部拉电阻8位双IO口P2口缓器接收输
出4TTL门电流P2口写1时脚部拉电阻拉高
作输入作输入时P2口脚外部拉低输出电流
部拉缘P2口外部程序存储器16位址外部数
存储器进行存取时P2口输出址高八位出址1时利
部拉优势外部八位址数存储器进行读写时P2口输出特
殊功寄存器容P2口FLASH编程校验时接收高八位址信号
控制信号
P3口：P3口脚8带部拉电阻双IO口接收输出4TTL
门电流P3口写入1部拉高电作输入作
输入外部拉低电P3口输出电流（ILL）拉
缘 P3口作AT89C51特殊功口表示：
口脚 备选功
P30 RXD（串行输入口）
P31 TXD（串行输出口）
P32 INT0（外部中断0）
P33 INT1（外部中断1）
P34 T0（记时器0外部输入）
P35 T1（记时器1外部输入）
P36 WR（外部数存储器写选通）
P37 RD（外部数存储器读选通）
P3口时闪烁编程编程校验接收控制信号
RST：复位输入振荡器复位器件时保持RST脚两机器周期高电
时间
ALEPROG：访问外部存储器时址锁存允许输出电锁存址低
位字节 FLASH编程期间引脚输入编程脉时ALE端
变频率周期输出正脉信号频率振荡器频率16
作外部输出脉定时目然注意：作外部数
存储器时跳ALE脉想禁止ALE输出SFR8EH址
置0时 ALE执行MOVXMOVC指令ALE起作外
该引脚略微拉高果微处理器外部执行状态ALE禁止置位效
PSEN：外部程序存储器选通信号外部程序存储器取指期间机
器周期两次PSEN效访问外部数存储器时两次效PSEN
信号出现
EAVPP：EA保持低电时期间外部程序存储器（0000HFFFFH）
否部程序存储器注意加密方式1时EA部锁定RESET
EA端保持高电时间部程序存储器FLASH编程期间引脚
施加12V编程电源（VPP）
XTAL1：反振荡放器输入部时钟工作电路输入
XTAL2：反振荡器输出
（3）振荡器特性
XTAL1XTAL2分反放器输入输出该反放器配置
片振荡器石晶振荡陶瓷振荡均采采外部时钟源驱动器件
XTAL2应接余输入部时钟信号通二分频触发器外
部时钟信号脉宽求必须保证脉高低电求宽度
2设计原理方法
21单片机基组成
图1 51单片机框图
22方案设计选择
电子技术领域中实现函数信号发生器方法种采原理器件构成电路实现相功
（1）方案较：
方案：采单片函数发生器80388038时产生正弦波方波等方法简单易行DA转换器输出改变调制电压实现数控调频进改变周期产生频率稳定度高
方案二：采锁相式频率合成器利锁相环降压控振荡器（VOC）输出频率锁定需频率该方案性良难达输出频率覆盖系数求电路复杂
方案三：采单片机编程方法实现该方法通编程控制方波信号输出周期占空改变程序相关参数便改变输出波形周期占空编程方法产生数字信号信号精度做高电路简单
鉴方案信号频率够稳定方案二电路复杂频率覆盖系数难达标等缺点决定采方案三设计方法方案三仅仅软硬件结合元器件容易价格便宜硬件开销达省
次设计中利AT89C51单片机软硬件结合实现占空周期调案件操作通数字电路外部中断0控制输出占空199调精度1周期5ms60ms调精度5ms方波
设计AT89C51微处理器4键四输入门AT89C51两定时器定时器0定时器1中定时器0工作方式1决定输出信号周期定时器1工作方式1决定输出信号占空键PERIOD+PERIOD改变信号周期键PERIOD+增信号周期增5ms增60ms5ms键PERIOD减输出信号周期次键输出信号周期增5ms增60ms周期5ms键ZKB+ZKB改变信号占空键ZKB+增加信号占空次键占空增加1限值99次键时占空1键ZKB减信号占空次键占空减1限值1次键时占空回99通面步骤实现占空周期调
时设计中采电开关复位电路应事件开关闭合复位回复初值：占空50周期35ms
23定时器工作原理
定时计数器实质加1计数器工作定时方式工作计数方式两种工作方式实际脉计数计脉源定时计数器部结构控制信号图2示：
工作定时方式时 0开关S计数器计数脉振荡器12分频脉（fosc12）系统机器周期计数档开关K受控合时周期计数器加1记满预设数回零置位定时计数器溢出中断标志位产生溢出中断
图2 定时器计数器部结构控制信号
231工作方式寄存器TMOD
工作方式寄存器TMOD（址：89H）8位寄存器8位分两组高四位控制T1低四位控制T0设置定时计数器工作方式格式表231示
表231 定时计数器方式控制寄存器TMOD
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
GATE
M1
M0
GATE
M1
M0
| ← T1方式字段 → | ← T0方式字段 →|
面TMOD位作说明：
（1）GATE：门控位
GATE＝0时仅运行控制位TR0（TR1）1启动定时计数器工作
GATA＝1时TR0（TR1）1外部中断引脚（INT0INT1）高电
启动定时计数器工作
（2） ——定时计数模式选择位
0定时模式
1计数模式
（3）M1M0—工作方式选择位
定时计数器工作方式选择表232示
表232 定时计数器工作方式设置表
M1 M0
工作方式
说明
0 0
方式0
13位定时计数器
0 1
方式1
16位定时计数器
1 0
方式2
8位初值动重装入8位定时计数器
1 1
方式3
仅适T0分成两8位定时计数器T1停止计数
232定时计数器控制寄存器TCON
TCON字节址88H进行位寻址位址88H—8Fh
格式表233示
表233 定时计数器控制寄存器TCON
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
TCON寄存器中定时计数器控制仅中高四位
（1）TF1TF0——T1T0溢出中断请求标志位
计数溢出时该位硬件动置1CPU响应中断硬件动清0工作时CPU时查询TF状态作查询测试标志软件置1清0硬件置1清0效果样
（2）TR1TR0——运行控制位
置1时启动定时计数器工作GATE位状态关
置0时停止定时计数器工作
软件置1清0软件控制定时计数器启动停止
24定时计数器工作方式
（1）方式013位计数TL0低5位（高3位未）TH08位组成计数值（8192脉）启动计数器加1计数TL0低5位计数满回零进位13位计数满回零时中断溢出位置1产生中断请求
定时器模式时N＝t Tcy (Tcy指令周期）
计数初值计算公式： （X计数初值N计数数）
定时器初值采计数数直接取补法获
（2）方式1方式0基相唯区方式1计数位数16位TL1作低8位TH1作高8位组成16位加1计数器 计数值（65536脉）种方式中计数值方式
计数数（N）计数初值（X）关系：
（3）方式2动重装初值8位计数方式种方式两寄存器中专寄存8位计数初值保持变进行8位加1计数计数溢出时产生溢出中断请求外动中变初值重新装载
计数数计数初值关系：
（4）方式3适T0定时计数器T0定时器处方式3时T1工作012方式TL0TH0分成两独立8位定时计数器中TL0作8位定时计数器TH0作8位定时器
25设计方法
（1）方波产生
设计方案中采定时器产生周期占空调方波工作方式0工作方式1具16位寄存器定时时间更长产生频率范围更宽工作方式2然方式2动重载功定时更加准确产生低频说方式2256us定时时间产生中断误差更选择设置工作方式1GATE0
设定定时器设置初始值高低电分分配定时时间程序启动输入定高电定时器开始加1计数高电16位计数满回零时TF置1产生中断高电转低电低电16位计数满回零时TF置1产生中断低电转高电出方波
（2）高电时间测量
设计方案中采定时器测量高电时间定时器设置工作方式1设置GATE1时软件TR11时外部中断1（INT1）引脚高电时启动定时计数器工作控制输出方波接外部中断1输入引脚输入高电定时器开始启动降时候读T1值算出高电时间T1_high
3系统硬件电路设计图
系统软件仿真采proteus软件设计仿真
四独立键分单片机P10P11P12P13相连接通四输入非门非门输出做单片机外部中断0触发信号键时会进入外部中断程序
P14口输出信号连接示波器检测输出波形
RST复位引脚接入电开关复位电源接通单片机动复位单片机运行期间开关操作单片机复位
系统硬件仿真电路原理图图示：
4程序框图
41程序框图：
图4 程序流程图
42系统初始化：
初始化程序计数器01赋初值初始化占空50信号周期35ms设置定时器0定时器1工作方式开启计数器0计数器1设置外部中断触发方式开启总中断
43定时器中断程序框图：
定时器0控制输出信号周期定时器1控制输出信号占空
开始
赋初始值
结束
图5 定时器中断程序框图
44键盘扫描程序框图：
键时进入外部中断然暂时关闭外部中断启动延时程序消抖动然检测键然频率占空变量做出相应赋值占空值送数码显示定时器0定时器1分赋新初值开启外部中断定时器01中断中断程序结束
开始
关中断
延时消抖
否键
N N
判断键号
Y
键处理
计算定时器初值
送入初值
关中断
结束
图6 键盘扫描程序框图
5性分析
51定时器中断分析
次周期占空调信号发生器设计采定时器0定时器1中断定时器0中断控制信号周期定时器1控制信号占空调节输出信号占空时信号频率变果调节信号频率占空变设period表示输出周期zkb表示输出占空TX定时器0计数次数TZ定时器1计数次数TX装入初值：TX(65536N)TZ装入初值TZ(65536N)
定时器0计数时开启定时器1定时器1开始计数P14口输出高电周期中高电持续时间定时器1计数时间程序进入定时器1中断执行然关掉定时器1输出低电定时器0中断直开着周期中低电持续时间定时器0计数进入定时器0中断执行循环改变period者zkb时候相应改变输出信号周期占空
52系统性分析
该系统实现占空周期调信号发生器占空调节范围199精度1达限值时次增加时占空1达限时次减少占空动99周期调节范围5ms60ms精度5ms达限值时次增加时周期动5ms达限值时次减少时周期动60ms）
总次设计达设计求输出信号稳定度高误差方便调节硬件电路简单
6源程序
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
float fosc12000000 系统时钟频率
sbit key1P1^0 控制周期增加
sbit key2P1^1 控制周期减少
sbit key3P1^2 控制占空增加
sbit key4P1^3 控制占空减少
sbit clkP1^4 信号输出端口
uint zkb50 占空初值取值范围199
uint period35 周期初值取值范围5ms60ms
uint time0_Htime0_Ltime1_Htime1_L
延时程序
void delayms(uint z)
{
uint ij
for(izii>0)
for(j110jj>0)
}
系统初始化
void init()
{
TMOD0x11 定时器01工作方式1
time0_H(6553635000)256
time0_L(6553635000)256
time1_H(6553617500)256
time1_L(6553617500)256
TH0time0_H 定时器0装入初值计数器计数35000次35ms
TL0time0_L
TH1time1_H 定时器1装入初值计数器计数17500次175ms
TL1time1_L
IT01 外部中断0降触发
EX01 开外部中断0允许位
ET01 定时器T0中断允许
ET11 定时器T1中断允许
EA1 开启总中断
TR01 开启定时器0
}
程序
void main()
{
init( )
while(1)
}
TO中断程序
void T0_time() interrupt 1
{
TR11 开定时器1
TH0time0_H
TL0time0_L
clk1
}
T1中断程序
void T1_time() interrupt 3
{
TR10 关定时器1
TH1time1_H
TL1time1_L
clk0
}
键盘扫描程序
void keyscan() interrupt 0 外部中断0
{
float TXTZ
EX00 关中断
delayms(10) 延时消抖
if(P10x0F)
if(key10)
{
periodperiod+5
if(period>60)
period5
}
if(key20)
{
periodperiod5
if(period<5)
period60
}
if(key30)
{
zkbzkb+1
if(zkb>99)
zkb1
}
if(key40)
{
zkbzkb1
if(zkb<1)
zkb99
}
TX(65536(period)*1000)
TZ(65536(period2)*1000+(50zkb)*period*10)
time0_H(uint)TX256
time0_L(uint)TX256
time1_H(uint)TZ256
time1_L(uint)TZ256
P10x0f
EX01
TR01
TR11
}
7 仿真效果图
1 电路通电仿真初始状态
初始值：周期35ms占空50
2 PERIOD键改变周期
3ZKB+ZKB键改变占空
总 结
次课程设计真着实收获颇
三学期快进入四次课设学仅剩课设想通努力做锻炼专业力
接题目第感觉蛮简单前学段时间单片机题目占空周期调信号发生器感觉蛮简单真正做时候事情想象中样
刚开始没弄懂原理脑袋里面模糊概念慢慢实现出网找点参考资料设计电路图弄汇编程序protues里面仿真时候没达想结果调试久断改程序结果总差强意频率变化没规律汇编程序跳转指令较纠结半天没弄出
然开始该C语言写程序前C语言写C语言定基础网找点资料原理图做改进认典方四键通四输入非门连接外部中断0入口样方便检测键写程序提供方便通点解硬件电路软件基础啊电路设计写程序方便快程序写出Protues里面仿真成功时感觉开心
次课程设计花天时间前期查资料星期六开始寝室研究断调试程序刚开始毫进展做出课设求波形心里开心感觉想做点东西必须沉心查阅资料思考耐心坚持肯定做出想做东西
次设计基达设计求重次设计程中学时没学者说欠缺东西定程度提升力受益匪浅
致 谢
首先课题设计程中指导老师李文方老师倾注量心血选题开题报告写作提纲遍遍指出稿中具体问题严格关循循善诱表示衷心感谢
次感谢学期间极关心支持位老师关心学朋友提供良学工作环境中获
课程设计结束际感谢默默奉献科技教育技术员提供学台伟肩膀更远进步更快学更精
参考文献
1 微型计算机原理接口技术姚燕南薛钧义北京：高等教育出版社2004
2单片微型计算机接口技术（第2版）李群芳张士军黄建北京电子
工业出版社2005
3单片微型计算机原理应徐维祥刘旭敏连：连理工学出版
社2006
4单片机原理应张鑫华臻陈书谦北京：电子工业出版社2008
5单片机系统设计实践汪道辉北京：电子工业出版社2006
6新编MCS51单片机应设计张毅刚哈尔滨工业学出版社2008
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