数控脉宽脉冲发生器电子线路课程设计.doc

1、江西理工大学应用科学学院信息工程系课程设计说明书课程名称： 电子线路课程设计 课题名称： 数控脉宽脉冲发生器 参与人员姓名： 杨 玲 班级、学号 电信 103,02 号参与人员姓名： 万淑萍 班级、学号 电信 103,20 号参与人员姓名： 张晓琴 班级、学号 电信 103,27 号参与人员姓名： 刘潞瑶 班级、学号 电信 103,30 号完 成 时 间： 2013 年 01 月 10 日 指 导 老 师： 梁小鹏 指导老师评语：得分： 电子线路课程设计数控脉宽脉冲发生器- 1目 录 一 摘要 1 二 设计内容及指标 2 三 设计条件 2 四 设计分析 4 五 总体电路图10 六 心得体会11

2、 七 参考文献13 八 附件14电子线路课程设计数控脉宽脉冲发生器- 0一 摘要:单 片 机 集 成 度 高 、 功 能 强 、 可 靠 性 高 、 体 积 小 、 功 耗 低 、 使用 方 便 、 价 格 低 廉 等 一 系 列 优 点 ， 目 前 已 经 渗 入 到 人 们 工 作 和生 活 的 方 方 面 面 ， 几 乎 无 处 不 在 、 无 所 不 为 。 单 片 机 的 应 用 领域 已 经 从 面 向 工 业 控 制 、 通 讯 、 交 通 、 智 能 仪 表 等 迅 速 发 展 到家 用 消 费 产 品 、 办 公 自 动 化 、 汽 车 电 子 、 PC 机 外 围 一 记

3、网 络通 讯 等 广 大 领 域 。 单 片 机 有 两 种 基 本 结 构 形 式 ： 一 种 是 在 通 用 微 型 计 算 机 中广 泛 采 用 的 ， 将 程 序 存 储 器 和 数 据 存 储 器 合 用 一 个 存 储 器 空 间 的结 构 ， 成 为 普 林 斯 机 构 。 另 一 种 是 将 程 序 存 储 器 个 数 据 存 储 器 截然 分 开 、 分 别 寻 址 的 结 构 ， 一 般 需 要 较 大 的 程 序 存 储 器 ， 目前 单 片 机 以 采 用 程 序 存 储 器 截 然 分 开 的 结 构 多 。 本 课 题 讨 论 的 占空 比 可 调 的 信 号 发

4、生 器 的 核 心 是 目 前 应 用 极 为 广 泛 的 51 系 列单 片 机 。 基 于 单 片 机 的 信 号 发 生 器 的 设 计 ， 该 课 题 的 设 计 目 的 是 充分 运 用 大 学 期 间 所 学 的 专 业 知 识 ， 考 察 现 在 正 在 使 用 的 信 号 发生 器 的 基 本 功 能 ， 完 成 一 个 基 本 的 实 际 系 统 的 设 计 全 过 程 。 关键 是 这 个 实 际 系 统 设 计 的 过 程 ， 在 整 个 过 程 中 我 可 以 充 分 发 挥自 动 化 的 专 业 知 识 。 特 别 是 这 个 信 号 发 生 器 的 设 计 中 涉

5、及 到 一 个典 型 的 控 制 过 程 。 通 过 单 片 机 控 制 一 个 有 特 殊 功 能 的 信 号 发 生 芯片 ， 可 以 产 生 一 系 列 有 规 律 的 幅 度 和 频 率 可 调 的 波 形 。 这 样 一 个信 号 发 生 器 装 置 在 控 制 领 域 有 相 当 广 泛 的 应 用 范 围 。 因 为 产 生 一系 列 的 可 调 波 形 可 以 作 为 其 他 一 些 设 备 的 数 值 输 入 ， 还 可 以应 用 与 设 备 检 测 ， 仪 器 调 试 等 场 合 。 高 频 稳 定 的 波 形 信 号 也 可以 用 于 无 线 电 波 的 调 频 ， 解

6、调 。 这 些 都 是 现 代 生 活 中 必 不 可电子线路课程设计数控脉宽脉冲发生器- 1少 的 一 些 应 用二 设计内容及指标:1. 设 计 一 个 可 通 过 加 /减 控 制 键 调 整 脉 宽 占 空 比 的 矩 形 脉 冲 信号 发 生 器 。2. 脉 宽 占 空 比 调 整 范 围 为 1%98%。3. 控 制 键 分 别 设 为 “+”、 “-”键 ， 可 分 别 加 /减 脉 宽 占 空 比 ，可 控 步 长 为 1%。4. 具 有 2 位 占 空 比 的 数 字 显 示 。5. 输出信号的频率范围为 1Hz20kHz。三 设计条件:3.1课 题 任 务 （ 系 统 整

7、体 功 能 要 求 ） ：数 控 脉 宽 脉 冲 信 号 发 生 器 能 够 在 脉 宽 控 制 键 的 控 制 下 ， 按 确定 的 步 长 改 变 ， 输 出 脉 冲 信 号 占 空 比 ， 即 使 脉 冲 宽 度 可 调 ， 同 时以 占 空 比 的 形 式 显 示 脉 宽 情 况 。3.2 系统结构要求：数 控 脉 宽 脉 冲 信 号 发 生 器 的 系 统 结 构 框 图 如 图 1 所 示 ，其 中 输 入 脉 冲 由 外 部 信 号 源 提 供 ， 脉 冲 宽 度 控 制 键 用 以 选 择 输 出信 号 的 脉 冲 宽 度 ， 脉 宽 变 换 电 路 根 据 脉 宽 控 制 键

8、 产 生 要 求 的 脉 宽信 号 ， 占 空 比 显 示 电 路 可 显 示 输 出 信 号 f0 的 占 空 比 。3.3 使用的元器件元件名称 规格及用途 数量电子线路课程设计数控脉宽脉冲发生器- 2AT89c51 单片机芯片 1 片CRTSTAL 晶振 1 个CAPACITOR 电容 若干OPTOELECTRONIC 七段数码管 2 个BUTTON 按键 4 个RESISTOR 电阻 若干表 3.13.4 设计提示图 3.1四:设计分析电子线路课程设计数控脉宽脉冲发生器- 31、时钟电路图 4.1作用：晶 振 的 作 用 是 为 系 统 提 供 基 本 的 时 钟 信 号 。 通 常

9、一 个 系 统共 用 一 个 晶 振 ， 便 于 各 部 分 保 持 同 步 。 有 些 通 讯 系 统 的 基 频 和 射频 使 用 不 同 的 晶 振 ， 而 通 过 电 子 调 整 频 率 的 方 法 保 持 同 步 。2、复位电路电子线路课程设计数控脉宽脉冲发生器- 4图 4.2作用：计 算 机 在 启 动 运 行 时 都 需 要 复 位 ， 复 位 是 使 中 央 处 理 器 CPU和 内 部 其 他 部 件 处 于 一 个 确 定 的 初 始 状 态 。3、 按 键 控 制图 4.3作用：加 /减 控 制 键 调 整 脉 宽 占 空 比 。电子线路课程设计数控脉宽脉冲发生器- 54

10、、 数 码 管 显 示图 4.4作用：显示占空比。5、单片机最小系统电子线路课程设计数控脉宽脉冲发生器- 6图 4.5单 片 机 的 最 小 系 统 是 由 组 成 单 片 机 系 统 必 需 的 一 些 元 件 构 成的 ， 除 了 单 片 机 之 外 ， 还 需 要 包 括 电 源 供 电 电 路 、 时 钟 电 路 、 复位 电 路 。 单 片 机 最 小 系 统 电 路 （ 单 片 机 电 源 和 地 没 有 标 出 ） 。单 片 机 最 小 系 统1、 时 钟 电 路单 片 机 工 作 时 ， 从 取 指 令 到 译 码 再 进 行 微 操 作 ， 必 须 在 时 钟信 号 控 制

11、下 才 能 有 序 地 进 行 ， 时 钟 电 路 就 是 为 单 片 机 工 作 提 供 基电子线路课程设计数控脉宽脉冲发生器- 7本 时 钟 的 。 单 片 机 的 时 钟 信 号 通 常 有 两 种 产 生 方 式 ： 内 部 时 钟 方式 和 外 部 时 钟 方 式 。内 部 时 钟 方 式 的 原 理 电 路 如 图 所 示 。 在 单 片 机 XTAL1 和XTAL2 引 脚 上 跨 接 上 一 个 晶 振 和 两 个 稳 频 电 容 ， 可 以 与 单 片 机 片内 的 电 路 构 成 一 个 稳 定 的 自 激 振 荡 器 。 晶 振 的 取 值 范 围 一 般 为024MHz

12、， 常 用 的 晶 振 频 率 有 6MHz、 12 MHz、 11.0592 MHz、 24 MHz 等 。 一 些 新 型 的 单 片 机 还 可 以 选 择 更 高 的 频 率 。 外接 电 容 的 作 用 是 对 振 荡 器 进 行 频 率 微 调 ， 使 振 荡 信 号 频 率 与 晶 振频 率 一 致 ， 同 时 起 到 稳 定 频 率 的 作 用 ， 一 般 选 用 2030pF 的瓷 片 电 容 。外 部 时 钟 方 式 则 是 在 单 片 机 XTAL1 引 脚 上 外 接 一 个 稳 定 的时 钟 信 号 源 ， 它 一 般 适 用 于 多 片 单 片 机 同 时 工 作

13、的 情 况 ， 使 用 同一 时 钟 信 号 可 以 保 证 单 片 机 的 工 作 同 步 。时 序 是 单 片 机 在 执 行 指 令 时 CPU 发 出 的 控 制 信 号 在 时 间 上的 先 后 顺 序 。 AT89C51 单 片 机 的 时 序 概 念 有 4 个 ， 可 用 定 时 单位 来 说 明 ， 包 括 振 荡 周 期 、 时 钟 周 期 、 机 器 周 期 和 指 令 周 期 。振 荡 周 期 ： 是 片 内 振 荡 电 路 或 片 外 为 单 片 机 提 供 的 脉 冲 信 号的 周 期 。 时 序 中 1 个 振 荡 周 期 定 义 为 1 个 节 拍 ， 用 P

14、表 示 。时 钟 周 期 ： 振 荡 脉 冲 送 入 内 部 时 钟 电 路 ， 由 时 钟 电 路 对 其 二分 频 后 输 出 的 时 钟 脉 冲 周 期 称 为 时 钟 周 期 。 时 钟 周 期 为 振 荡 周 期的 2 倍 。 时 序 中 1 个 时 钟 周 期 定 义 为 1 个 状 态 ， 用 S 表 示 。每 个 状 态 包 括 2 个 节 拍 ， 用 P1、 P2 表 示 。机 器 周 期 ： 机 器 周 期 是 单 片 机 完 成 一 个 基 本 操 作 所 需 要 的 时间 。 一 条 指 令 的 执 行 需 要 一 个 或 几 个 机 器 周 期 。 一 个 机 器 周 期 固定 的 由 6 个 状 态 S1S6 组 成 。