東南大學(xué)自動化專業(yè)

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1、東南大學(xué)自動化專業(yè)專業(yè)綜合設(shè)計報告基于MCS-51單片機調(diào)頻調(diào)相信號發(fā)生器姓名：學(xué)號：0800523專業(yè)：自動化專業(yè)實驗室：硬件中心組別：同組人員：設(shè)計時間：2009年2月16日——2009年2月27日評定成績：審閱教師：東南大學(xué)自動化學(xué)院目錄1.設(shè)計任務(wù)………………………………………………………12．方案論證………………………………………………………23.軟硬件設(shè)計……………………………………………………64.實現(xiàn)與測試……………………………………………………105.分析與總結(jié)……………………………………………………116.參考文獻………………………………………

2、………………117.附錄A…………………………………………………………128.附錄B…………………………………………………………131.設(shè)計任務(wù)1.1、項目背景在自動控制系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試和電子實驗過程中，經(jīng)常會遇到需要不同頻率的正弦波、矩形波和三角波等信號作為信號源。有很多方法可以產(chǎn)生出方波，我們可以用數(shù)字電路的方法，也可以用模擬電路的方法。常規(guī)的方法多采用分立元件達成非穩(wěn)態(tài)的多諧振蕩器，然后根據(jù)具體需要加入積分電路等構(gòu)成正弦、矩形和三角波等波形發(fā)生器。這種信號發(fā)生器輸出頻率范圍窄且電路設(shè)計參數(shù)設(shè)定比較繁瑣，其頻率大小的測量往往需要通過硬件電路的切換來實現(xiàn)不同范圍值

3、的測量，電路設(shè)計復(fù)雜，操作不便。但是這些方法在實際應(yīng)用時很不方便，例如想要使頻率可調(diào)或使相位差可調(diào)，就很麻煩，而如果用單片機的話，這些就很可能很簡單，通過對單片機的編程，我們不需要深入研究電路的復(fù)雜的連線，只需用C語言寫出程序，在寫入單片機，連上硬件電路。就可以產(chǎn)生頻率和相位都可調(diào)的方波。1.2、項目任務(wù)內(nèi)容學(xué)習(xí)掌握MCS-51單片機硬件結(jié)構(gòu)、功能特點、指令系統(tǒng)等基本知識、原理和設(shè)計方法。學(xué)習(xí)C51語言編程，KEIL應(yīng)用軟件，S-51偉福仿真器使用。學(xué)習(xí)掌握制圖軟件Protel,繪制原理圖和PCB版圖。以MCS-51單片機為控制器核心，設(shè)計兩路調(diào)頻調(diào)相信號發(fā)生器。

4、A路2-200HZ/分鐘方波頻率可調(diào)，B路頻率同A路相位滯后0-180度可調(diào)。再次基礎(chǔ)上完成綜合實驗報告。應(yīng)用MPU89C51芯片和一些外圍電路元器件構(gòu)成函數(shù)信號發(fā)生電路，使用S-51偉福軟件來編譯程序，可以用示波器觀察A、B兩路調(diào)頻調(diào)相信號，學(xué)會用制圖軟件Protel來繪制工作電路的原理圖和PCB版圖，同時用鍵盤來控制設(shè)定頻率，并且設(shè)定頻率和相位在LED上同步顯示，并可以把產(chǎn)生的方波信號作為穩(wěn)定的信號源。1.3、設(shè)備環(huán)境Keil應(yīng)用軟件，偉福6000，S-51偉福仿真器，數(shù)字示波器，普通硬件調(diào)試設(shè)備，8279接口芯片以及硬件接口電路。1.5、項目指標設(shè)計為主，內(nèi)

5、容包括控制器硬件，軟件和系統(tǒng)設(shè)計（圖紙和文檔）以MCS-51單片機為控制系統(tǒng)核心，完成兩路調(diào)頻調(diào)相信號發(fā)生器設(shè)計，調(diào)相精度小于2度。信號發(fā)生器具有鍵盤設(shè)定頻率、相位，以及頻率和相位顯示功能。2.方案論證2.1、51系列單片機簡介單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無處不在，無所不為”。單片機的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子、PC機外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。單片機有兩種基本結(jié)構(gòu)形式:一種是在通用微型計算機中廣泛采

6、用的，將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序存儲器，目前的單片機以采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開的結(jié)構(gòu)為多。本課題討論的方波發(fā)生器的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的51系列單片機。單片機主要應(yīng)用到以下幾個方面：1、控制系統(tǒng)在線應(yīng)用一提起單片機，我們會不約而同的想起它的控制功能，實際上計算機的控制功能應(yīng)用范圍十分廣泛，概括為以下兩個方面：一是計算機在控制系統(tǒng)中的離線應(yīng)用，即利用計算機實現(xiàn)對控制系統(tǒng)總體的分析、設(shè)計、仿真及建模等工作。二是計算機在控制系統(tǒng)中的在線應(yīng)用，

7、即以計算機代替常規(guī)的模擬或者數(shù)字控制電路，使計算機位于其中并成為控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)或信號處理系統(tǒng)的一個組成部分。計算機控制系統(tǒng)由于計算機要身處其中，因此對計算機有體積小、功耗低、價格低廉以及控制功能強等要求。為了滿足這些要求，應(yīng)當使用單片機。2、軟硬件結(jié)合雖然單片機的引入使控制系統(tǒng)大大“軟化”，但與其他計算機應(yīng)用問題相比，單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用中的硬件內(nèi)容仍然較多，所以說單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用有軟硬件結(jié)合的特點。為此，在單片機的應(yīng)用設(shè)計中需要軟硬件統(tǒng)籌考慮，設(shè)計者不但要熟練掌握匯編語言或者C語言，而且還要具備比較扎實的單片機硬件方面的理論和實踐知識。3、應(yīng)用現(xiàn)場環(huán)境惡劣通

8、常單片機應(yīng)