课程设计（论文）基于MCS51单片机的可调频率方波

1、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行扫描，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一、目的和功能1.1 目的：设计一种频率范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，当键盘输入范围在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

2、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。基本设备是基于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个button，若干电阻，电源电池。2.2 部分硬件方案论述2.2.1 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

3、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

4、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必需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，

5、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44矩阵式键

6、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，则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)，若x0、x1、x2、x3均为高电平，则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，则为低电平的行线和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

7、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，对键盘进行扫描，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philips 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行，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，

8、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 软件设计基本思想：键盘的不间断扫描。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 ，同时还对键盘进行实时扫描，在扫描后，单片机读取键值，并将键值通过数码管模块显示出来，方波发生器输出该频率的方波。四、总结4.1 已达到的成果：硬件电路图和键盘及显示的程序。4.2 未完成的部分：软件关于实行初值计算部分以及仿真。4.3 设计感悟：这一次课程设计遇到了很

9、多问题。硬件基本上是没有问题的，每个人都会做；但是程序是我们的弱点，还有就是分工合作，很多时候都是有分歧，还好最后还有水兵帮忙，使得我们的程序进一步完善。做完这个程序只是我们学做程序的开始吧，今后会继续加强我们在做程序上的功力。附录一 程序代码disbuf equ 30hsegbuf equ 34hledsp equ 37hhdhz bit 20h.1 org 0000h ljmp main org 001bh ljmp timer1 org 000bh ljmp timer0 org 0030hmain: mov sp,#5fh lcall scan ;跳转到键盘控制电路子程序 lcall

10、ft0th ;利用频率求初值程序 mov t2con,#04h mov th2,s1 mov tl2,s0 mov rcap2h,s1 mov rcap2l,s0 setb et2 setb ea anl tmod,#0f0h orl tmod,#10h mov th0,#8ah mov tl0,#0d0h setb et1 setb tr1 setb eaft0th: mov r0,#divbuf1 ;|除数赋值 10进制转换为16进制 mov r1,#divbuf2mov a,r0add a,#3;|53hmov r0,amov r1,#0inc r1mov a,r0mov r1,adec

11、 r0 ;| 52hmov a,r0mov b,#10mul abclr caddc a,r1mov r1,adec r0 ;| 51hmov a,r0mov b,#100mul abaddc a,r1mov r1,adec r1mov a,r1addc a,bmov r1,adec r0 ;| 50hinc r1mov a,r0mov b,#10mul abmov b,#100mul abaddc a,r1mov r1,adec r1mov a,r1addc a,bmov r1,a ;|choice:movr0,#divamov r0,#00h;|被除数为5*105 = 0007a120h

12、inc r0mov r0,#07hinc r0mov r0, #0a1hinc r0mov r0, #20hdiv3216:mov 40h,#0 ;|除法运算mov 41h,#0mov r7,#32;键盘部分scan: jnb keyvaled,$clr keyvaledlcall keyscanmov a,keynametimer1:push pswpush awsetb rs1clr rs0mov th1,#8ahmov tl1,#0d0hmov p3,#0fhmov a,p3anl a,#0fhcjne a,#0fh,next21setb cjmp next22next21:clr cn

13、ext22:mov a,keysturlc a mov keystu,aanl a,#07hcjne a,#2,next23anl keystu,#00h jmp exit2next23: cjne a,#4,next24setb keyvaledjmp exit2next24:cjne a,#5,exit2orl keystu,#07hexit2:pop accpop pweretikeyscan:mov r7,#4mov r5,#0mov r6,#11110111bop1:mov a,r6rl a mov r6,amov p3,amov a,p3anl a,#0fhrl a,#0fhjnz

14、 next31inc r5djnz r7,loop1sjmp exit3next31:jne acc.0,next32mov r4,#0sjmp next35next32:jnb acc.1,next33mov r4,#1sjmp next35next33:jnb acc.2,next34mov r4,#2sjmp next35next 34:mov r4,#3next35:mov a,r4rl a rl aadd a,r5mov dptp,#keytabmovc a,a+dptpmov keyname,aexit3:retdisplay:mov ledsp,#00hlcall bin t0b

15、cdlcall bcd t0segljmp looptime r0:push pswpush accsetb rs0clr rs1mov th0,#0e4amov tl0,#0a8hmov a.cedspanl a,#04hcjne a,#0,next11mov p2,#00001d00badd a#segbufmov r0,amov p0,amov p0,r0cjmp exit1next11:cjne a,#2,next12mov p2,#00000100badd a,#segbufmov r0,amov p0,r0lkmp exit1next12:cjne a,#1,next13mov p2,#00000010badd a,#segbufmov r0,amov p0,r0ljmp exit1next13:mov p2,300000001bad a,#segbufmov r0,amov p0,r0exit1:inc ledspmov a,ledspanl a,#01acjne a,#04a,belowbelow:jc retunmov ledsp,#00hreturn:pop accpop pswretibin t0bcd:mov r0,3disbuf+3mov a,keynamemov b,#10