设计并实现两路相位可调方波信号发生器

《单片机应用实践》课程设计课程名称：单片机应用实践姓名：李晓月学院：信息工程学院专业：电子信息工程班级：电信1305班学号：0000000000000指导老师：王绪国武汉理工大学《设计并实现两位相位可调方波信号发生器》课程设计说明书2课程设计任务书学生姓名：李晓月专业班级：电信1305指导教师：王绪国工作单位：信息工程学院题目:设计并实现两路相位可调方波信号发生器初始条件：具备模拟电子电路的理论知识；具备单片机的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、输出两路方波信号2、键盘控制频率和两信号的相位差3、频率范围和变化步长值自定4、相位范围0~360°5、相位差变化步长值自定6、用双踪示波器观察7、能做到频率和相位差两参数独立变化更好时间安排：一月六号答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《设计并实现两位相位可调方波信号发生器》课程设计说明书3摘要本文的设计电路名称为设计并实现两路相位可调方波信号发生器。此次设计主要是利用单片机的应用实践，核心器件是AT89c51芯片，程序框图通过Visio软件进行绘制，经Proteus软件或者Keil软件进行仿真，再通过STC-ISP软件进行程序烧录写入单片机最小系统AT89c51芯片，最终通过外部两个键盘的控制初步实现了两路相位可调的方波信号发生器，并且做到了频率和相位差可以单独控制变化。设计并实现两路可调方波信号发生器运用了硬件和软件相结合的实现方法，共同作用，相互影响。可以实现频率按照步长值改变，相位按照等相位差进行变化。关键词：AT89C51；频率；相位差；武汉理工大学《设计并实现两位相位可调方波信号发生器》课程设计说明书4AbstractInthispaper,thedesignofthecircuitforthedesignandimplementtworoadphaseadjustablesquarewavesignalgenerator.Thisdesignmainlyusingsinglechipmicrocomputerapplicationpractice,thecorecomponentisAT89c51chip,programblockdiagramdrawnbyVisiosoftware,throughtheProteussoftwareorKeilsoftwaresimulation,andthenpassedonSTC-ISPsoftwareprogramstoburnintosinglechipmicrocomputerAT89c51chipminimumsystem,ultimatelythroughthetwoexternalkeyboardcontrolpreliminaryrealizedtworoadphaseadjustablesquarewavesignalgenerator,anddothechangesonfrequencyandphasedifferencecanbecontrolledseparately.Keywords:at89c51;frequency;phasedifference武汉理工大学《设计并实现两位相位可调方波信号发生器》课程设计说明书5目录课程任务书..................................................................................................................................2摘要..............................................................................................................................................3正文..............................................................................................................................................61设计原理或方法..............................................................................................................................61.1单片机概述……………………………………………………………………………………………………………………….61.2AT89C51引脚说明……………………………………………………………………………………………………………..81.3方案选择……………………………………………………………………………………………………………………………91.4设计原理说明………………………………………………………………………………………………………………….101.4.1设计方案…………………………………………………………………………………………………………………101.4.2参数计算…………………………………………………………………………………………………………………112系统硬件线路设计图....................................................................................................................122.1硬件模块分析…………………………………………………………………………………………………………………………122.1.1主程序设计……………………………………………………………………………………………………………………122.1.2系统初始化子程序设计………………………………………………………………………………………………..122.1.3时钟和复位电路设计…………………………………………………………………………………………………….132.1.4频率改变设计………………………………………………………………………………………………………………..142.1.5相位改变设计………………………………………………………………………………………………………………..152.2子程序设计电路图…………………………………………………………………………………………………………………163程序框图........................................................................................................................................174资源分配表....................................................................................................................................185源程序............................................................................................................................................196仿真结果........................................................................................................................................217仿真结果分析................................................................................................................................268性能分析........................................................................................................................................279心得体会........................................................................................................................................2810致谢辞……………………………………………………………………………………………………………………………………29附录1电路图............................................................................................................................30附录2源程序............................................................................................................................31本科生课程设计成绩评定表.....................................................................................................33参考文献....................................................................................................................................34武汉理工大学《设计并实现两位相位可调方波信号发生器》课程设计说明书61设计原理或方法1.1单片机概述单片微型计算机（Single-ChipMicrocomputer），简称单片机。就是将微处理器（CPU）、存储器（存放程序或数据的ROM和RAM）、总线、定时器/计数器、输入/输出接口（I/O口）和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。本次课程设计选用的是MCS-51系列单片机中的AT89C51。MCS-51单片机包含中央处理器（CPU）、程序存储器(ROM)、数据存储器（RAM）、定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口和中断系统等几大单元。其内部结构框图如图1-1所示。图1-1单片机内部结构框图中央处理器由运算器、控制器组成。8051的CPU包含以下功能部件：（1）8位CPU。（2）布尔代数处理器，具有位寻址能力。（3）128B内部RAM数据存储器，21个专用寄存器。（4）4KB内部掩膜ROM程序存储器。（5）2个16位可编程定时器/计数器。（6）32位（4×8位）双向可独立寻址的I/O口。（7）1个全双工UART（异步串行通信口）。（8）5个中断源、两级中断优先级的中断控制器。武汉理工大学《设计并实现两位相位可调方波信号发生器》课程设计说明书7（9）时钟电路，外接晶振和电容可产生1.2MHz～12MHz的时钟频率。（10）外部程序/数据存储器寻址空间