基于单片机的方波发生器设计

基于单片机方波发生器设计
1、系统功能要求

要求： 1）以单片机为核心设计电路产生方波信号； 2）可自定方波的频率及占空比。
1.1 设计内容

本课程设计是设计一个方波发生器，用2个按键 分别控制方波的频率以及占空比。
1.2 设计原理

在信号发生器中，只用到片内中断请求，即在
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响
应中断，接着输出下一个信Байду номын сангаас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、方案的设计与选择

本设计采用单片机编程的方法来实现。 该方
法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率， 而且在硬件电路不变的情况下， 通过改变程序 来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法 产生的是数字信号，所以信号的精度可以做得 很高。
4、软件设计

方波发生器的软件设计包括： 主程序 延时子程序 系统初始化程序 键盘中断子程序 定时器中断子程序
4.1 主程序

主程序包括系统初始化，和一个死循环系统。当有中断请求信号
产生时，跳出循环， 执行中断程序。
void main(void)
{ inti(); //系统初始化 while(1) {} }
2、方案的设计与选择

本设计用到一个AT89C52微处理器，2个按键，一
个二与门。

AT89C52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1下，决定方波频率；
定时器1工作在定时方式1下，用来设定占空比。
2、方案的设计与选择

按键1控制方波信号频率。按下按键1时，进行频率的调 节，占空比不变。1键按下时，频率增加10Hz。频率最 大值为300Hz，当频率大于最大值时，重新赋值为50Hz。
4.2 系统初始化子程序


此程序用来给键盘扫描口、初始频率与占空比 及定时、开中断、定时器0与定时器1的工作方 式等赋初值。 同时启动定时器0和定时器1。其中初始频率为 50Hz，占空比为50%。
4.3 键盘中断子程序
键盘用外中断0实现。当有键按下时，产生低电平 送入INT0口，形成中断请求信号，CPU转去执行键 盘中断子程序，进行频率调节或占空比调节。 （1）频率调节 按下按键1时，进行频率的调节，占 空比不变。1键按下时，频率增加10Hz。频率最大 值为300Hz，当频率大于最大值时，重新赋值为 50Hz。 （2）占空比调节 当按键3按下时，进行占空比调节， 频率不变。3键按下时，占空比进行增加10%。占空 比最大值为100%，当占空比大于100%时，重新赋值 为0%。

按键3控制方波信号占空比。当按键3按下时，进行占空 比调节，频率不变。3键按下时，占空比进行增加10%。
占空比最大值为100%，当占空比大于100%时，重新赋值
为0%。
3、系统的硬件电路的设计
3、系统的硬件电路的设计



P1.0、P1.2口分别连接两个按键，对输出方波的 频率、占空比进行控制。 两个键盘口连接一个二与门，与INT0口连接，将 键盘中断请求信号送入CPU。 P2.0口作为方波输出口，可以通过示波器来观察 波形。
总体看来，设计成果达到了设计要求。 输出方波的 波形稳定，调节也较为简单。

5、实验结果仿真

2） 按下按键 1 调节方波频率。方波波形频率 不断增加，而占空比依然为 50%未变。
5、实验结果仿真

3) 重新在初始状态下进行仿真。 按下按键 3 调节方波占空比， 方波波形的占空比发生变化， 而频率未变。
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结果分析
在本次设计中， 方波信号发生器的频率和占空比都 独立可调。 输出方波信号的占空比范围为 0%— 100%，调节精度为 10%；频率范围为 50Hz— 300Hz，调节精度为 10Hz。频率和占空比之间的 调节彼此独立。 进行频率调节时， 每次可以增加 10Hz，超过 300Hz输出为 50Hz 的方波；进行占 空比调节时，每次可增加10%，超出 100%时输出 占空为 0%方波。

4.4 定时器中断子程序

定时器中断子程序中有定时器 0 与定时器 1 中 断。
①定时器 0 中断执行的操作有：复位，启动自 身进行频率定时，同时启动定时器 1，进行占 空比定时，输出高电平。 ②定时器 1 中断，停止自身的计时，输出低电 平。


5、实验结果仿真

1) 在 Proteus 软件中运行仿真，示波器窗口中 首先出现波形频率与占空比分别为 50Hz 和 50%的方波波形。