数控方波发生器的设计

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1、单片机应用实习报告数控方波发生器的设计院系名称：电气与信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：职称：黑龙江工程学院二○一三年七月实习名称单片机应用实习实习时间2013年6月24日至2013年7月12日共3周实习单位或实习地点实验楼507、730实习单位评语：（分散实习填）签字：公章：年月日指导教师评语：成绩指导教师签字：年月日实习任务书学生姓名刘善文院系电气与信息工程学院专业班级电子信息工程11-3班指导教师姓名刘海成邹海英职称讲师讲师是否外聘□是否□是否题目名称数控方波发生器的设计设计的内容、意义及技术指标要求1、设计的意义数控方波

2、发生器在各理工科实验中具有广泛的应用，同时在生活中的数字设备、家用电器、电子玩具等许多领域也有需求。方波信号是一种应用极为广泛的信号，它在科学研究、工程教育及生产实践中的使用非常普遍。它通常作为为标准信号，应用于电子电路的性能试验或参数测量。另外，在许多测试仪中也需要用标准的方波信号检测一些物理量。所以研究多谐振荡方波发生器具有非常重要的现实意义。 2、技术内容核心技术为PWM技术，利用改变TOP值和OCR值来改变方波的频率和占空比，利用按键给输入，液晶显示来实现人机互动。3、设计指标要求方波频率范围1~1KHz。发挥：占空比可调，频率

3、可调。摘要本次设计方案主要采用数字电子技术中的PWM技术，PWM是一种稳定、精确的方波发生技术，单片机通过按键给出TOP值和OCR值，通过单片机的ALE给外接的计数器74HC590方波频率，再通过改变TOP值和OCR值与计数器值经过比较器74HC85进行比较，把比较之后的值送给D触发器74HC74来实现频率的可调及占空比的可调，从而达到设计的要求。关键词：PWM；74HC590；TOP；比较值；74HC85第1章总体设计方案1.1总体设计方案数控方波的设计其实就是PWM波发生器的设计。方案一：直接使用单片机的T2定时器自带的方波输出功能

4、，根据公式，通过编程实现利用按键来改变RCAP2的值，从而改变方波的频率。方案二：利用PWM技术，由单片机内部根据相应程序实现的计算功能给出TOP值和OCR值来实现频率可调及占空比可调，计算依据公式、、,本方案精确度较高，能达到实习要求。方案一虽然能达到实习要求中对于频率的要求，且编程简单，但是却不能调节占空比，无法达到对于占空比的要求。方案二虽然比较复杂，但能完全达到实习要求，这里我们选取方案二。总方案框图如图1.1所示图1.1总方案框图1.2软硬件功能分析1.硬件完成功能硬件部分需要搭建一个PWM电路，主要元器件为计数器、比较器、锁

5、存器，同时需要两个74HC595来扩充单片机的I/O口。计数器选取为74HC590，比较器选取四位比较器74HC85四位比较器，利用D触发器来实现最后的方波输出。按键实现TOP值和OCR值的输入，液晶实现显示频率功能。工作时由计数器给出固定的频率输出，同时单片机将TOP值和比较值的送给比较器，比较器器将结果送给D触发器，由D触发器实现最后的波形输出。212．软件完成功能赋予按键0到9的数值和TOP、OCR、CLEAR,液晶显示和初始化，当有按键输入时单片机内部经过相应的计算按顺序赋予74HC595相应的TOP值和OCR值来控制频率和占空

6、比，输出想要的方波。3.软硬件共同完成功能及配合方法系统启动，软件实现液晶的初始化和按键的赋值，单片机从ALE口输出工作时钟给计数器，计数器开始工作，将工作数值赋予比较器，此时由按键输入TOP值和OCR值，通过编好程序计算得到需要的频率和占空比，将TOP值和比较值通过相应的程序按顺序给74HC595，74HC595通过硬件电路将得到的数值赋予比较器，比较器将数据处理之后将值送给D触发器，由D触发器输出最后的波形，同时液晶显示相应的数值。21第2章硬件电路设计2.1单片机最小系统电路设计本最小系统包含供电电路、复位电路、工作时钟电路、所有

7、I/O口的上拉电阻。其中，供电电路电压为5V，采用直流电源，复位电路按键为SW-PB，工作时钟电路采用12M晶振，I/O口上拉电阻采用4.7K组排。如图2.1所示。图2.1(a)单片机最小系统电路图图2.1(b)单片机最小系统实物图212.2PWM电路设计PWM该部分主要包含计数器模块、比较器模块、非门模块和触发器模块。中间的四块芯片即为比较器模块，因为没有8输入的比较器所以用4给4输入的比较器74HC85，计数器用的74HC590，最下方两块芯片为74HC595，用于扩展单片机的I/O口并将数据送入位于中间的比较器模块，，右上角为非门

8、模块。左上角为D触发器模块，D触发器用的74HC74。具体连接方法参见图2.3(b)的电路原理图。图2.2(a)PWM方案框图图2.2(b)PWM部分电路设计21图2.2(c)PWM部分电路实物图2.3人机