精品基于單片機(jī)的多路PWM輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文

1、安康學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）學(xué) 號(hào)2009222323分類(lèi)號(hào)TN787.2本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目： 基于單片機(jī)的多路PWM 輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院 （系） 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指導(dǎo)教師（職稱(chēng)） 提 交 時(shí) 間 版權(quán)聲明任何收存和保管本論文各種版本的單位和個(gè)人，未經(jīng)本論文作者同意，不得將本論文轉(zhuǎn)借他人，亦不得隨意復(fù)制、抄錄、拍照或以任何方式傳播。否則，引起有礙作者著作權(quán)之問(wèn)題，將可能承擔(dān)法律責(zé)任。原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果。對(duì)本文

2、的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明，本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期： 年 月 日摘要基于單片機(jī)的多路PWM 輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，PWM調(diào)制技術(shù)在電力驅(qū)動(dòng)，電氣控制等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。特別是照明技術(shù)中，PWM調(diào)制技術(shù)推動(dòng)了LED照明的發(fā)展。LED照明已經(jīng)大量普及到全球各地，也將是未來(lái)照明技術(shù)的一大趨勢(shì)。本文針對(duì)LED照明技術(shù)，設(shè)計(jì)出一款基于微處理器的多路PWM發(fā)生器。該P(yáng)WM發(fā)生器能同時(shí)控制6路LED照明，實(shí)現(xiàn)對(duì)6路LED燈的開(kāi)關(guān)控制，亮度調(diào)節(jié)控制。點(diǎn)亮順序控制等功能。本設(shè)計(jì)硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分為控制器模塊，人機(jī)交互

3、模塊，LED驅(qū)動(dòng)模塊等三大電路模塊，其中控制器選用8位微控制器STC89C52。人機(jī)交互模塊選用LCD1602液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)，獨(dú)立鍵盤(pán)作為輸入設(shè)備。通過(guò)硬件電路，和軟件電路的設(shè)計(jì)，本文完成了樣機(jī)設(shè)計(jì)和調(diào)試，通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試，本設(shè)計(jì)樣機(jī)滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞 脈寬調(diào)制；LED驅(qū)動(dòng)；STC89C52單片機(jī)AbstractDesign of Multi-channel PWM Output Based on MCU Abstract With the rapidly development of power electronics technology, PWM technology plays

4、an increasingly important role in the field of electric drive, electrical control. Especially lighting technology, PWM technique promotes the development of LED lighting. LED lighting has been widely used around the world, will be a major trend of the future lighting technology.Based on LED lighting

5、 technology, a multi-channel PWM generator is designed in this thesis. The PWM generator can simultaneously control 6-channel LED lighting. It can achieve the 6-way switch control, brightness adjustment control, lighting sequence control and other functions. The designs hardware circuit structure is

6、 simple. It includes the controller module, HCI module, LED driver modules, and other three circuit modules. The 8-bit microcontroller STC89C52 is as central controller, and HCI module LCD1602 used as displayer, the independent keyboard as an input device. This thesis has completed prototype design

7、and debug. The testing shows that the system meets the system design requirements.Key words PWM; LED driver; STC89C52 MCU目錄目 錄第一章 緒 論11.1 引言11.1.1 研究背景與意義11.1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析21.2 本文主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容2第二章 系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)需求分析32.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)32.3系統(tǒng)方案選擇32.3.1 PWM方案比較32.3.2 顯示器方案比較42.3.3 LED驅(qū)動(dòng)電路方案比較4第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1 控制單元模塊63.

8、2 人機(jī)交互模塊63.2.1 按鍵設(shè)定電路63.2.2 LCD1602顯示電路73.3電源電路設(shè)計(jì)93.4 LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)93.5單片機(jī)介紹103.5.1中斷系統(tǒng)介紹133.5.2定時(shí)器介紹133.6系統(tǒng)元件清單14第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)154.1軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹154.2 C語(yǔ)言介紹154.3 軟件總體設(shè)計(jì)154.3.1 程序結(jié)構(gòu)分析154.3.2 主程序設(shè)計(jì)154.3.3 中斷程序設(shè)計(jì)174.3.4 液晶驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)18第五章 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析195.1 系統(tǒng)仿真環(huán)境介紹195.2 調(diào)試結(jié)果與分析19第六章 總結(jié)與展望22參考文獻(xiàn)23致 謝24附錄A 系統(tǒng)電路原理圖25附錄B 系統(tǒng)電路

9、仿真26附錄C 系統(tǒng)PCB圖27附錄D 實(shí)物圖28附錄E 程序代碼29第一章 緒論第一章 緒 論1.1 引言LED照明技術(shù)是當(dāng)今世界照明技術(shù)的一大趨勢(shì)，然而相對(duì)于傳統(tǒng)照明燈具，LED具有亮度調(diào)節(jié)困難等缺點(diǎn)。在一些需要調(diào)光的場(chǎng)合，這一缺點(diǎn)限制了其發(fā)展。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，PWM制技術(shù)被大量應(yīng)用于電力驅(qū)動(dòng)和控制領(lǐng)域。同時(shí)，PWM調(diào)制技術(shù)也解決了LED調(diào)光的問(wèn)題，從而推動(dòng)了LED照明技術(shù)的發(fā)展。1.1.1 研究背景與意義當(dāng)前，隨著材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)等科學(xué)的進(jìn)步和融合。LED照明技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在很多家庭、機(jī)構(gòu)、政府和工業(yè)應(yīng)用中，高亮度(HB)白光LED(發(fā)光二極管)

10、正在迅速取代白熾燈照明。近年來(lái)，白光LED燈在通用照明應(yīng)用中已經(jīng)超過(guò)了一半以上，并最終超越了以往大多由彩色照明的美感來(lái)驅(qū)動(dòng)的彩色LED應(yīng)用。白光LED照明增長(zhǎng)的新驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)簡(jiǎn)單：更低的能耗和低得多的電費(fèi)。在很多情況下，LED更高的效率使功耗降低多達(dá)88%，從而也極大地降低了因發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳排放量。到2012年，高亮度(HB)白光LED通用照明市場(chǎng)預(yù)計(jì)將超過(guò)50億美元，對(duì)應(yīng)從2009年到2012年的年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為28%。這僅僅是開(kāi)始，因?yàn)殡S著LED在商業(yè)上更具經(jīng)濟(jì)效益，它們的高發(fā)光效率只會(huì)進(jìn)一步加速推進(jìn)從白熾燈、熒光燈和高壓鈉燈向高亮度白光LED轉(zhuǎn)變的好處。根據(jù)一些計(jì)算，從傳統(tǒng)的

11、白熾燈和熒光燈轉(zhuǎn)換成LED照明可以使目前全球所需總電能節(jié)省高達(dá)10%。由于人們努力降低發(fā)電產(chǎn)生的總二氧化碳排放量，因此全球照明所需電能可能降低10%這一點(diǎn)促進(jìn)了這種轉(zhuǎn)變。LED產(chǎn)生光的效率比白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈(HPS)高很多，因此極大地降低了提供所需光輸出(以流明量度)需要的電能。隨著LED的進(jìn)一步發(fā)展，它們從電能產(chǎn)生光的效率將繼續(xù)提高，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)將會(huì)翻翻。其次，今天的世界非常關(guān)注環(huán)境，而LED照明不需要像熒光燈那樣處理或清除有毒水銀蒸氣，也沒(méi)有泄露有毒水銀蒸氣的風(fēng)險(xiǎn)。今天用于大多數(shù)住宅附屬裝置的CCFL燈含有高達(dá)5mg的水銀，而更大的燈含有更多的水銀。第三，白熾燈每1000小時(shí)就

12、需要更換，而熒光燈可持續(xù)使用1萬(wàn)小時(shí)，相比之下，LED的壽命超過(guò)10萬(wàn)小時(shí)。在大多數(shù)應(yīng)用中，這允許LED永久性地嵌入到最終應(yīng)用中，而無(wú)需裝置設(shè)備。1.1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外有很多科研機(jī)構(gòu)和公司在做關(guān)于LED照明技術(shù)的研究，很多半導(dǎo)體公司成立了專(zhuān)門(mén)的LED驅(qū)動(dòng)器、控制器的研發(fā)機(jī)構(gòu)。生產(chǎn)出專(zhuān)一的LED驅(qū)動(dòng)器和控制器集成IC,市場(chǎng)上應(yīng)用較廣的有凌特、TI、飛利浦、意法半導(dǎo)體等公司的芯片。國(guó)內(nèi)很多高校公司和科研機(jī)構(gòu)也做了很多關(guān)于LED驅(qū)動(dòng)照明的研究。國(guó)內(nèi)關(guān)于這方面做應(yīng)用級(jí)的研究居多。有很多公司生產(chǎn)出了專(zhuān)門(mén)的LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)備等，用于工廠照明，商場(chǎng)，建筑照明的應(yīng)用，以及舞臺(tái)裝潢等。由于集

13、成LED控制器其性能單一。在很多場(chǎng)合，特別是舞臺(tái)等場(chǎng)合需要多路照明燈具亮度協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)，大型LED屏幕的色彩變化調(diào)節(jié)等，傳統(tǒng)的集成LED驅(qū)動(dòng)IC都難以實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)。這些方面的應(yīng)用推動(dòng)了基于微控制器的數(shù)字LED驅(qū)動(dòng)控制器的發(fā)展。1.2 本文主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容針對(duì)以上背景，本文設(shè)計(jì)基于微處理器的多路PWM發(fā)生器用于多路LED照明控制。該P(yáng)WM發(fā)生器能同時(shí)控制6路LED照明，實(shí)現(xiàn)對(duì)6路LED燈的開(kāi)關(guān)控制，光照調(diào)節(jié)控制和順序點(diǎn)亮等功能。本設(shè)計(jì)硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分為控制器模塊，人機(jī)交互模塊，LED驅(qū)動(dòng)模塊等三大電路模塊，其中控制器選用8位微控制器STC89C52。人機(jī)交互模塊選用LCD1602液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)

14、，獨(dú)立鍵盤(pán)作為輸入設(shè)備。本文將詳細(xì)闡述和分析該P(yáng)WM發(fā)生器的原理和設(shè)計(jì)。論文的結(jié)構(gòu)安排如下：第一部分，介紹本設(shè)計(jì)的背景，分析PWM控制器在LED照明中的實(shí)用意義，同時(shí)闡明本文的機(jī)構(gòu)安排。第二部分，研究PWM發(fā)生器以及LED驅(qū)動(dòng)的原理，完成基于微處理器的多路PWM發(fā)生器的設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)。第三部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。第四部分，完成系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第五部分，完成本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試，并分析解決調(diào)試中遇到的問(wèn)題。最后，對(duì)文章進(jìn)行了總結(jié)與展望。1第二章 系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)第二章 系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)需求分析根據(jù)任務(wù)書(shū)要求：本文是設(shè)計(jì)出一款基于單片機(jī)的多路PWM 輸出系統(tǒng)。用以驅(qū)動(dòng)6路L

15、ED等以及對(duì)LED燈光進(jìn)行調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)為：（1）該發(fā)生器能產(chǎn)生多路PWM信號(hào)，各路PWM占空比可調(diào)。（2）該發(fā)生器具有LED驅(qū)動(dòng)電路,能驅(qū)動(dòng)LED燈。（3）實(shí)現(xiàn)控制對(duì)各路LED燈的開(kāi)啟和關(guān)閉，能進(jìn)行各路LED燈的燈光調(diào)節(jié)。（4）人機(jī)界面友好。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)基于上述的系統(tǒng)需求，本系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。本設(shè)計(jì)硬件電路結(jié)構(gòu)分為如下5大部分，分別是控制器、鍵盤(pán)、LCD1602液晶顯示器、LED驅(qū)動(dòng)電路、以及六路LED。其中控制器選用8位微控制器STC89C52。人機(jī)交互模塊選用LCD1602液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)，獨(dú)立鍵盤(pán)作為輸入設(shè)備。利用控制器STC89C52其內(nèi)部自帶的定時(shí)器單元

16、，作為PWM的基頻發(fā)生器。通過(guò)程序設(shè)計(jì)利用控制器的I/O端口作為PWM輸出端實(shí)現(xiàn)多路PWM的實(shí)現(xiàn)。圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3系統(tǒng)方案選擇2.3.1 PWM方案比較方案一：集成PWM控制器，采用集成PWM控制器，如UC3824、TL494等芯片輸出PWM。由于該類(lèi)芯片內(nèi)部自帶比較電路，因此將該類(lèi)芯片配合外部振蕩電路和參考電壓電路，即可實(shí)現(xiàn)PWM輸出。由于此類(lèi)芯片一般用于開(kāi)關(guān)電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)等控制器，芯片還自帶反饋和，脈沖鎖定，死去電路等功能。但由于本設(shè)計(jì)中需要對(duì)六路LED分別進(jìn)行獨(dú)立的調(diào)節(jié)，該類(lèi)芯片只能輸出一路或兩路互補(bǔ)/對(duì)偶輸出PWM信號(hào)，要完成本設(shè)計(jì)的任務(wù)需求需要6路控制器。方案二：采用數(shù)字控

17、制器通過(guò)軟件設(shè)計(jì)生成輸出PWM。目前很多微控制器都帶有硬件定時(shí)器，在一些高檔的控制器中，其內(nèi)部集成了硬件PWM 單元可以直接輸出PWM信號(hào)。即使不帶PWM模塊，也可以利用定時(shí)器通過(guò)程序設(shè)計(jì)模擬PWM輸出1。該方案下，由于軟件設(shè)計(jì)的靈活性，可以根據(jù)用戶(hù)的需求，很方便的產(chǎn)生多路PWM信號(hào)。同時(shí)獨(dú)立的對(duì)各路PWM信號(hào)進(jìn)行控制。綜合以上方案對(duì)比，本設(shè)計(jì)選用方案二作為PWM產(chǎn)生方案。利用宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52微控制器作為控制器，利用其內(nèi)部的定時(shí)器模擬輸出PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多路可調(diào)PWM輸出。2.3.2 顯示器方案比較方案一：數(shù)碼管顯示。利用LED發(fā)光數(shù)碼管分別顯示當(dāng)前各路LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM的占空

18、比，同時(shí)顯示工作模式。該方案硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但由于數(shù)碼管存在只能顯示數(shù)字，不能顯示字符的缺點(diǎn)，同時(shí)由于每個(gè)數(shù)碼管需要8位控制端口控制，占用控制器I/O資源。若顯示數(shù)據(jù)大，則需要另外的編碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)。該方案需要占用大量的軟件資源，同時(shí)人機(jī)交互界面不友好。方案二：LCD液晶屏顯示。根據(jù)任務(wù)要求，采用LCD1602顯示，1602為工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示32個(gè)字符。（1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5×7或者5×11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔

19、，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16×2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。通過(guò)將LCD1602接口連接到控制器I/O端，控制器將需要顯示的內(nèi)容發(fā)送到液晶屏，液晶即可將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，并保存當(dāng)前顯示狀態(tài)。該方案硬件電路簡(jiǎn)單，同時(shí)顯示更加人性化。2.3.3 LED驅(qū)動(dòng)電路方案比較本設(shè)計(jì)需要驅(qū)動(dòng)六路LED燈發(fā)光。由于LED對(duì)工作電流要求比較高，不同型號(hào)的LED其驅(qū)動(dòng)電流大小也不同，當(dāng)LED在額定電流下工作時(shí)，LED可保持長(zhǎng)時(shí)間工作而不發(fā)熱。當(dāng)電流過(guò)大時(shí)LED半導(dǎo)體

20、PN結(jié)結(jié)溫就會(huì)升高，若溫度不能散去，LED就會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱而燒毀2。所以LED驅(qū)動(dòng)電路的合理性對(duì)LED是否正常工作很重要。根據(jù)本設(shè)計(jì)需求，LED驅(qū)動(dòng)電路可以有如下幾種方案。方案一：采用集成LED驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此類(lèi)芯片自帶LED限流保護(hù)等功能可同時(shí)驅(qū)動(dòng)多路LED。該方案電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但硬件成本較高。方案二：采用三級(jí)管放大電路驅(qū)動(dòng)。利用三級(jí)管構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路驅(qū)動(dòng)LED，同時(shí)在LED到電源端串接一限流電阻用于限制LED的最大工作電流。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用方案二用于LED驅(qū)動(dòng)電路。其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，完全能滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)的任務(wù)需求。5 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)通過(guò)第二章，本文完成了系統(tǒng)的

21、方案比較與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本章將完成整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。本章將分五大部分來(lái)介紹本系統(tǒng)硬件電路，分別為控制單元模塊、人機(jī)交互模塊、電源電路、LED驅(qū)動(dòng)電路，最后對(duì)所用控制器做相應(yīng)的介紹。3.1 控制單元模塊如圖3.1所示為控制單元模塊，其中控制器采用STC89C52，按鍵S1為復(fù)位按鍵，Y1為晶振?？刂破鞑捎肧TC89C52，為普通8051的內(nèi)核架構(gòu)。電路中為了計(jì)時(shí)方便計(jì)算，本設(shè)計(jì)的晶振選用12MHz無(wú)源外部晶振。配合兩個(gè)起振電容C2,C3。形成晶體諧振電路為單片機(jī)提供一個(gè)12MHz的穩(wěn)定的時(shí)鐘源。為了方便起振，起振電容選用22pF。圖中3.1所示單片機(jī)P0口輸出是做為L(zhǎng)CD1602顯示器的數(shù)

22、據(jù)輸出端。由于51單片機(jī)P0口輸出為集電極開(kāi)路門(mén)輸出形式，對(duì)輸出高電平需要增加上拉電阻將高電平上拉到VCC。由于宏晶公司生產(chǎn)的STC系列微控制器都支持串口下載程序，本設(shè)計(jì)中控制單元外擴(kuò)出一串口端口做為程序下載口。圖3.1 控制單元模塊3.2 人機(jī)交互模塊其中人機(jī)交互模塊包括按鍵設(shè)定電路和LCD1602顯示電路。3.2.1 按鍵設(shè)定電路如圖3.2所示為按鍵設(shè)定電路，其中電阻R3R5為上拉電阻，大小為10K。本設(shè)計(jì)中每個(gè)按鍵一端接地，另一端通過(guò)一個(gè)上拉電阻接到VCC上。圖3.2 按鍵設(shè)定電路按鍵設(shè)定電路使得系統(tǒng)更加的人性化，通過(guò)分析本設(shè)計(jì)的需求，通過(guò)4個(gè)按鍵即能完成本設(shè)計(jì)的設(shè)置需求。首先把按鍵輸入

23、單片機(jī)端口設(shè)置為輸入模式，只需要讀取單片機(jī)I/O口，就可以獲得按鍵輸入到單片機(jī)的電平。由于系統(tǒng)供電VCC為5V，當(dāng)按鍵未按下時(shí)，單片機(jī)的輸入端通過(guò)上拉電阻接到VCC，單片機(jī)輸入端口的內(nèi)阻極大，所以，單片機(jī)輸入信號(hào)接近VCC電源電壓，恒為高電平。當(dāng)有按鍵按下時(shí)單片機(jī)的輸入端迅速和地短接，輸入電平迅速拉低為低電平。單片機(jī)通過(guò)實(shí)時(shí)掃描鍵盤(pán)的電平即能判斷出是否有按鍵按下。通過(guò)讀出按鍵的電平信號(hào)而執(zhí)行相應(yīng)的程序完成人機(jī)交互的目的。3.2.2 LCD1602顯示電路圖3.3 LCD1602液晶如圖3.3所示為L(zhǎng)CD1602液晶，此液晶屬于工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示32個(gè)字符。（16列2行）1602液晶也

24、叫1602字符型液晶，它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5×7或者5×11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）3。 1602是指顯示的內(nèi)容為16×2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫(xiě)的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。1602

25、采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。如圖3.4所示為L(zhǎng)CD1602液晶顯示電路，因控制器單元ST

26、C89C52的P0端口帶載比較差，需要外接上拉電阻。其中，電位器R1用來(lái)調(diào)節(jié)LCD1602的背光亮度，輸入到LCD1602的V0端電壓越大，LCD1602的背光越亮。圖3.4 LCD1602液晶顯示電路本設(shè)計(jì)中液晶主要用于顯示系統(tǒng)設(shè)置信息和各路PWM占空比等信號(hào)。由于液晶顯示以及程序設(shè)計(jì)靈活，可以省去數(shù)碼管顯示的繁瑣操作4。同時(shí)液晶顯示更加人性化，且現(xiàn)在液晶成本低廉，在本設(shè)計(jì)中是一個(gè)很好的選擇。圖中單片機(jī)的P0口作為液晶顯示的數(shù)據(jù)端口。由于51單片機(jī)設(shè)計(jì)者為了滿(mǎn)足多電平的兼容性。在設(shè)計(jì)時(shí)P0口作輸出時(shí)，設(shè)計(jì)為集電極開(kāi)路輸出，因此本設(shè)計(jì)作為液晶的數(shù)據(jù)端口，P0口輸出增加上拉電R2將P0口輸出上拉

27、至VCC。以保證單片機(jī)輸出1時(shí)，液晶數(shù)據(jù)口接收到的信號(hào)為高電平。3.3電源電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中電源部分采用線性電源，所接電源為220V交流市電。通過(guò)工頻變壓器將電壓降壓到9V后，整流濾波為直流電，然后再經(jīng)過(guò)5V的三端穩(wěn)壓器將電壓穩(wěn)定為5V的直流電壓輸出整個(gè)系統(tǒng)供電。電源電路如圖3.5所示。圖3.5系統(tǒng)電源電路3.4 LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)由于LED是特性敏感的半導(dǎo)體元件，同時(shí)有負(fù)溫度特性，所以在應(yīng)用的過(guò)程對(duì)其需要進(jìn)行工作狀態(tài)穩(wěn)定和保護(hù)。對(duì)于LED來(lái)說(shuō)，其對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求十分的苛刻，LED不像普通的白熾燈泡，可以直接連接交流市電220V。LED必須是23V的低電壓驅(qū)動(dòng)，同時(shí)要設(shè)計(jì)出復(fù)雜變換電路，用途不同

28、的LED燈，需配備不同電壓等級(jí)的電源適配器。當(dāng)前市場(chǎng)上國(guó)外客戶(hù)對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電源的電源壽命、效率轉(zhuǎn)換、恒流精度、有效功率、電磁兼容等要求都非常高，設(shè)計(jì)一款好的驅(qū)動(dòng)電路必須要考慮這些綜合因數(shù)。本設(shè)計(jì)中LED驅(qū)動(dòng)電路如圖3.6所示。為了觀察方便，本設(shè)計(jì)中選用的LED為普通白光LED。該LED的額定驅(qū)動(dòng)電流為20mA，當(dāng)電流大于20mA后LED就會(huì)迅速發(fā)熱從而損壞。為了保護(hù)LED的正常工作，本設(shè)計(jì)在LED驅(qū)動(dòng)電路中增加了一個(gè)330的電阻限流。由于單片機(jī)端口輸出驅(qū)動(dòng)能力有限，所以LED不能直接加載到控制器輸出端口，必須在LED和控制器之間增加一級(jí)緩沖。在此采用PNP三極管作為驅(qū)動(dòng)緩沖放大器，三級(jí)管的基極

29、通過(guò)限流1k限流電阻與控制器I/O相連接。當(dāng)控制器輸出低電平時(shí)，PNP三級(jí)管導(dǎo)通，LED通過(guò)限流電阻從VCC獲取電流點(diǎn)亮。本設(shè)計(jì)中VCC采用5VDC電壓。圖3.6 LED驅(qū)動(dòng)電路3.5單片機(jī)介紹單片機(jī)俗稱(chēng)片上控制系統(tǒng)，屬于微型計(jì)算機(jī)，是計(jì)算機(jī)一個(gè)重要的分支，同時(shí)，它也是當(dāng)前最具生命力的一類(lèi)機(jī)。片上微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)又名微處理器，它適用于控制領(lǐng)域，故又被稱(chēng)作為微控制器。通常，單片機(jī)是由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部除了集成有計(jì)算機(jī)的基本功能單元：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等以外。它還集成有定時(shí)器，外部比較器，數(shù)模，模數(shù)轉(zhuǎn)換器等外設(shè)單元5。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可

30、成為一個(gè)單片機(jī)的片上控制系統(tǒng)。STC89C52是51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，在單片機(jī)內(nèi)部包含了程序存儲(chǔ)器(ROM)，CPU，數(shù)據(jù)隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，并行、串行接口和中斷服務(wù)系統(tǒng)等幾大單元及地址總線、數(shù)據(jù)總線、和控制總線三大總線系統(tǒng)。整個(gè)單片機(jī)的核心部件是中央處理器(CPU)單元，該處理器屬于8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能并行處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，控制器中，CPU負(fù)責(zé)控制和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。片內(nèi)包含兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。片上共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)

31、的傳輸。具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿(mǎn)足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。STC89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。此芯片采用STC公司高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)制造，屬于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51精簡(jiǎn)指令指令系統(tǒng)同時(shí)其端口互相兼容。STC的STC89C52屬于業(yè)界的一種高效率的微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活和高性?xún)r(jià)比的設(shè)計(jì)方案。如圖3.7所示是常用的一種單片機(jī)，

32、型號(hào)為STC89C52，它將計(jì)算機(jī)的功能都集成到這個(gè)芯片內(nèi)部去了，就這么一個(gè)小小的芯片就能構(gòu)成一臺(tái)小型的電腦，因此叫做單片機(jī)。它有40個(gè)管腳，分成兩排，每一排各有20個(gè)腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第1腳，然后按逆時(shí)針?lè)较蛞来螢榈?腳、第3腳第40腳。在40個(gè)管腳中，其中有32個(gè)腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這32個(gè)腳叫做單片機(jī)的“端口”，在單片機(jī)技術(shù)中，每個(gè)端口都有一個(gè)特定的名字，比如第一腳的那個(gè)端口叫做“P1.0”。圖3.7 STC89C52管腳分布VCC：供電電壓GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每pin可吸收來(lái)

33、至8TTL門(mén)的灌電流。P0口的管腳在寫(xiě)1時(shí)，由于漏極的開(kāi)路結(jié)構(gòu)使其被定義為高阻輸入。P0可被用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器端口，它可以被定義為地址/數(shù)據(jù)的第8bit。對(duì)FIASH編程時(shí)，P0作為原碼輸入口，對(duì)FIASH采取校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0必須在外部通過(guò)外加上拉電阻被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的

34、緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為STC89C52的一些特殊功能口。振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別作為反向放大器的輸入端和輸出端，

35、通過(guò)外部晶振配合內(nèi)部邏輯分頻整形電路構(gòu)成時(shí)鐘電路。芯片擦除該芯片采用標(biāo)準(zhǔn)的電擦除法，對(duì)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擦除，增加了程序的下載速度。此外，STC89C52設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，他能夠在低到零頻率的條件下保持靜態(tài)邏輯，支持兩種通過(guò)軟件可選擇的掉電保護(hù)模式。在閑置模式下，CPU終止工作。但是此時(shí)RAM，計(jì)數(shù)器，定時(shí)器，中斷服務(wù)系統(tǒng)和串口等仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的數(shù)據(jù)同時(shí)凍結(jié)振蕩器，停止所用其他芯片的功能，直到出現(xiàn)下一個(gè)硬件復(fù)位為止。3.5.1中斷系統(tǒng)介紹中斷是處理器處理外部突發(fā)事件的一個(gè)重要技術(shù)。它能使處理器在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)外部事件發(fā)出的中斷請(qǐng)求及時(shí)地進(jìn)行處理，處理完成后又立即返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行

36、處理器原來(lái)的工作。引起中斷的原因或者說(shuō)發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源叫做中斷源。根據(jù)中斷源的不同，可以把中斷分為硬件中斷和軟件中斷兩大類(lèi)，而硬件中斷又可以分為外部中斷和內(nèi)部中斷兩類(lèi)6 。 外部中斷一般是指由計(jì)算機(jī)外設(shè)發(fā)出的中斷請(qǐng)求，如：鍵盤(pán)中斷、打印機(jī)中斷、定時(shí)器中斷等。外部中斷是可以屏蔽的中斷，也就是說(shuō)，利用中斷控制器可以屏蔽這些外部設(shè)備的中斷請(qǐng)求。3.5.2定時(shí)器介紹51定時(shí)器的工作原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)有兩個(gè)16位可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它們具有四種工作方式，其控制字和狀態(tài)均在相應(yīng)的特殊功能寄存器中，通過(guò)對(duì)控制寄存器的編程，就可方便地選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣绞?。下面我們?duì)它們的特性進(jìn)行闡述。STC89C52單片機(jī)內(nèi)部

37、的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)，定時(shí)器T0特性功能寄存器TL0（低8位）和 TH0（高8位）構(gòu)成，定時(shí)器T1由特性功能寄存器TL1（低8位）和TH1（高8位）構(gòu)成。特殊功能寄存器TMOD控制定時(shí)寄存器的工作方式，TCON 則用于控制定時(shí)器T0和T1的啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)，同時(shí)管理定時(shí)器T0和T1的溢出標(biāo)志等。程序開(kāi)始時(shí)需對(duì)TL0、TH0、TL1和TH1進(jìn)行初始化編程，以定義它們的工作方式和控制T0和T1的計(jì)數(shù)。3.6系統(tǒng)元件清單本設(shè)計(jì)硬件電路元件清單如表3.1所示。表3.1 元件清單元件名元件參數(shù)數(shù)量電容10uF1電容22p2電容10uF1電容0.1uF2電容470uF1整流橋Bridge21白光LEDLED

38、6液晶LCD 16X21端口Header 4H1端口電源端子1PNP三極管85506Tapped ResistorRes Tap1電位器1k1電阻10k4電阻10k1電阻3306電阻1k6開(kāi)關(guān)SW-PB1按鍵SW-PB4雙聯(lián)開(kāi)關(guān)SW-DPST1工頻變壓器9V/15W1單片機(jī)STC89C521穩(wěn)壓器LM78051晶振12M113第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹本設(shè)計(jì)中選用德國(guó)KEIL公司推出的uVision4集成開(kāi)發(fā)環(huán)境作為主機(jī)程序設(shè)計(jì)的編譯器。該軟件集成了業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的技術(shù)。Keil software的8051開(kāi)發(fā)工具提供以下程序，可以用它們來(lái)編譯C程序代碼，匯編源

39、程序，連接和重定位目標(biāo)文件和庫(kù)文件，創(chuàng)建HEX文件以及調(diào)試目標(biāo)程序。4.2 C語(yǔ)言介紹C語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化的語(yǔ)言，它層次清晰，便于按模塊化的方式組織程序，易于調(diào)試和維護(hù)，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，緊湊，使用方便靈活。其次，它豐富的運(yùn)算和數(shù)據(jù)類(lèi)型，便于實(shí)現(xiàn)各類(lèi)復(fù)雜的數(shù)據(jù)解耦。第三，可以直接訪問(wèn)內(nèi)存地址，能進(jìn)行位操作的特點(diǎn)，使其能夠勝任開(kāi)發(fā)炒作系統(tǒng)的工作。第四，由于C語(yǔ)言可以對(duì)硬件進(jìn)行編程操作，因此，它既有高級(jí)語(yǔ)言的功能，同時(shí)也有低級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。不僅可用于系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)，同時(shí)也適用于應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。另外，C語(yǔ)言還有效率高的，可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)7。4.3 軟件總體設(shè)計(jì)4.3.1 程序結(jié)構(gòu)分析本設(shè)計(jì)的軟件需要完成的任務(wù)分

40、為：產(chǎn)生6路PWM信號(hào)，以及實(shí)現(xiàn)六路PWM占空比調(diào)節(jié)。同時(shí)軟件系統(tǒng)還需要完成液晶顯示等任務(wù)。通過(guò)軟件需求分析，本設(shè)計(jì)將程序設(shè)計(jì)分為主程序和定時(shí)器中斷程序兩大程序塊設(shè)計(jì)完成。主程序主要負(fù)責(zé)LCD顯示，系統(tǒng)設(shè)定等人機(jī)交互界面。定時(shí)器中斷程序完成PWM輸出。4.3.2 主程序設(shè)計(jì)根據(jù)上述程序結(jié)構(gòu)分析可以知，主程序需要完成功能為首先完成系統(tǒng)的初始化，因此整個(gè)程序的構(gòu)架在主程序中需要完成的設(shè)置任務(wù)是系統(tǒng)各部分初始化、進(jìn)行人機(jī)交互。因此可以得到如下圖所示的程序總流程圖。主程序流程圖如圖4.1所示。系統(tǒng)上電后進(jìn)入主程序，首先是系統(tǒng)初始化，初始化過(guò)程中主要完成的是PWM輸出端口初始化，本設(shè)計(jì)中PWM輸出端口為

41、P1口。接下來(lái)是定時(shí)器初始化，本設(shè)計(jì)中定時(shí)器配置為工作方式2，定時(shí)器自動(dòng)重裝，定時(shí)器初始化完成定時(shí)器寄存器的賦值，本設(shè)計(jì)中PWM頻率設(shè)置為100Hz,所圖4.1 主程序流程圖以定時(shí)器配置為100s的定時(shí)周期，具體定時(shí)器的配置原理和PWM的原理將在后續(xù)章節(jié)講述。完成定時(shí)器配置后是液晶初始化，等一切初始化完成后系統(tǒng)開(kāi)啟全局中斷。啟動(dòng)定時(shí)器輸出PWM信號(hào)，順序點(diǎn)亮6路LED，此時(shí)PWM的占空比為50%。然后軟件延時(shí)1s鐘后對(duì)重新設(shè)置PWM占空比。程序進(jìn)入PWM自動(dòng)調(diào)節(jié)程序段，此時(shí)各路輸出的PWM都循環(huán)的自加，當(dāng)各路PWM分別增加到100%時(shí)，即自動(dòng)清零，重新開(kāi)始以1%的步進(jìn)自加。從而實(shí)現(xiàn)各路LED燈

42、的亮度分別自動(dòng)變化。同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)掃描鍵盤(pán)，判斷是否按下“設(shè)置鍵”，當(dāng)按下設(shè)置鍵后，程序關(guān)閉6路PWM輸出即熄滅LED燈。此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入各路PWM占空比設(shè)置程序，在此裝填下，用戶(hù)可通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵，選擇開(kāi)啟或關(guān)閉該路LED燈，在開(kāi)啟狀態(tài)下，可通過(guò)按下“UP”“DOWN”鍵來(lái)增加或減小PWM占空比以調(diào)節(jié)LED燈光的亮度。通過(guò)按下設(shè)置鍵進(jìn)行確認(rèn)后繼續(xù)調(diào)節(jié)下一個(gè)LED燈，當(dāng)?shù)?個(gè)LED燈設(shè)置完成后，系統(tǒng)開(kāi)啟PWM輸出。若需要重新設(shè)置，只需再次按下設(shè)置鍵，即可重復(fù)設(shè)置各路PWM。4.3.3 中斷程序設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)的功能是輸出PWM。在主程序中有介紹，本設(shè)計(jì)中定時(shí)器設(shè)置為100s自動(dòng)重裝定時(shí)模

43、式。通過(guò)查閱資料知，為了避免PWM調(diào)節(jié)帶來(lái)的頻閃影響人的視覺(jué)，LED驅(qū)動(dòng)PWM頻率一般設(shè)置位大于50Hz。但PWM的頻率也不是越高越好。當(dāng)PWM頻率過(guò)高后，由于開(kāi)關(guān)器件的自身寄生電容的影響，當(dāng)PWM過(guò)高時(shí)其開(kāi)關(guān)特性將下降，導(dǎo)致能量在器件上的開(kāi)關(guān)損耗增加。所以綜合考慮，本設(shè)計(jì)中PWM的頻率選擇100Hz。由于本設(shè)計(jì)中定時(shí)器工作于方式2，采用8位計(jì)時(shí)自動(dòng)重裝的方式。計(jì)時(shí)周期設(shè)為100s。在定時(shí)器初始化時(shí)，系統(tǒng)對(duì)定時(shí)器的16為計(jì)數(shù)寄存器賦初值，其初值分為高八位TH1，和低八位TL1，由于是工作在方式2下，高8位和低8位賦相同的參數(shù)。當(dāng)啟動(dòng)定時(shí)器后TL1中的值將在每個(gè)時(shí)鐘周期中自加1，當(dāng)TL1溢出時(shí)發(fā)

44、出中斷。此時(shí)高8位TH1中的參數(shù)不變，將自動(dòng)賦到TL1中，完成一次定時(shí)器自動(dòng)重裝。本系統(tǒng)為了方便計(jì)算時(shí)鐘，外部晶振為12MHz。經(jīng)12分頻后，系統(tǒng)時(shí)鐘周期為1s。所以要保證定時(shí)周期為100s需要對(duì)定時(shí)器采用如下賦值方法。計(jì)數(shù)器每加1為1s，則定時(shí)100s，定時(shí)器需要計(jì)滿(mǎn)100次。由于方式2是采用8位計(jì)數(shù)器所以，定時(shí)器的初值為256-100。對(duì)應(yīng)于定時(shí)器寄存器TH1和TL1，其初值為：TH1=TL1=256-100=156 （4-1）由于定時(shí)器每進(jìn)一次中斷其定時(shí)時(shí)間為100s，產(chǎn)生100Hz的PWM信號(hào)就需要系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)入定時(shí)器100次中斷才能實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的PWM周期。所以需要在程序中增設(shè)一個(gè)PW

45、M的周期計(jì)數(shù)器Period。當(dāng)每進(jìn)一次定時(shí)器中斷時(shí),Period自動(dòng)加1，同時(shí)比較Period是否大于各路PWM輸出預(yù)設(shè)的占空比變量。當(dāng)Period小于該路PWM預(yù)設(shè)占空比變量時(shí)，對(duì)應(yīng)該路PWM輸出的端口輸出為高電平，否則輸出低電平，當(dāng)Period加到100時(shí)，Period自動(dòng)清0，同時(shí)各路PWM輸出端口輸出高電平，完成一個(gè)周期為10ms即頻率為100Hz的PWM周期。當(dāng)中斷程序執(zhí)行完成后，程序范圍主程序。中斷程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2定時(shí)器中斷流程圖4.3.4 液晶驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)液晶的顯示部分采用帶一款字符型液晶1602，此模塊的程序結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，難點(diǎn)也只是液晶讀寫(xiě)的時(shí)序，本程序中只需要

46、實(shí)時(shí)對(duì)液晶寫(xiě)入數(shù)據(jù)，便于人機(jī)交互，只要對(duì)液晶驅(qū)動(dòng)了后寫(xiě)數(shù)據(jù)也就相應(yīng)的簡(jiǎn)單了，通過(guò)查看液晶的時(shí)序圖，如圖4.3所示。然后再模擬時(shí)序編程別能驅(qū)動(dòng)液晶了。液晶操作的命令碼可以查詢(xún)LCD1602官方給出的命令碼表。圖4.3時(shí)序圖17第五章 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析第五章 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析通過(guò)第三章和第四章本文完成了本論文的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。而本章節(jié)將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試工作和系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試，通過(guò)仿真調(diào)試和實(shí)物測(cè)試完成系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)建模仿真采用電子仿真軟件Proteus7.7仿真。通過(guò)系統(tǒng)仿真和實(shí)物測(cè)試證明所設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的多路PWM 輸出系統(tǒng)滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。5.1 系統(tǒng)仿真環(huán)境介紹Proteus是世界

47、上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。基于Proteus強(qiáng)大的仿真功能和多編譯環(huán)境的兼容性。本文選用Proteus作為本系統(tǒng)的建模仿真環(huán)境。

48、5.2 調(diào)試結(jié)果與分析在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中遇到一些問(wèn)題，首先在調(diào)試系統(tǒng)按鍵的過(guò)程中，在硬件電路調(diào)試的過(guò)程中一開(kāi)始LED燈不能被驅(qū)動(dòng)，通過(guò)檢查電路發(fā)現(xiàn)，是三極管的基極電阻取的太大，導(dǎo)致基極電流太小從而使三極管不能工作在飽和放大區(qū)，導(dǎo)致LED驅(qū)動(dòng)電流過(guò)小而不能驅(qū)動(dòng)其點(diǎn)亮。最后將基極電阻更換為1k后LED驅(qū)動(dòng)正常。在調(diào)試PWM時(shí)，開(kāi)始無(wú)PWM波形輸出，通過(guò)電路檢查排除是硬件問(wèn)題，經(jīng)過(guò)反復(fù)檢查無(wú)法查出問(wèn)題后，我通過(guò)老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助最后終于找出了問(wèn)題的所在。是定時(shí)器的配置問(wèn)題，在定時(shí)器初始化的過(guò)程中，未將定時(shí)器配置好，導(dǎo)致最后定時(shí)器無(wú)法正常啟動(dòng)，所以導(dǎo)致無(wú)法完成PWM輸出。最后通過(guò)修改程序，解決了問(wèn)題

49、。在系統(tǒng)調(diào)試的過(guò)程中還遇到了一些其他問(wèn)題，最后通過(guò)程序的反復(fù)修改和調(diào)試，最終解決了問(wèn)題，完成了系統(tǒng)的調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果如圖5.1-圖5.5所示。從圖5.1中可看出6路PWM輸出中其中4路的PWM波形。由于每路設(shè)定的PWM占空比不同，所以其輸出波形也各不相同。圖5.2和5.3為實(shí)圖5.1 PWM仿真波形際測(cè)試是示波器顯示波形。從圖中可以看出兩路PWM的占空比不同。圖5.3中設(shè)定的PWM占空比為75%，其實(shí)際輸出波形為25%。圖5.4為波形設(shè)置液晶顯示界面。圖5.5為實(shí)際運(yùn)行時(shí)，設(shè)置3個(gè)燈關(guān)閉，三個(gè)燈輸入不同PWM時(shí)亮度不同的效果。圖5.2兩路PWM實(shí)測(cè)波形圖5.3占空比為75%的PWM波形圖5.

50、4 PWM設(shè)置界面圖5.5 LED工作圖21第六章 總結(jié)與展望經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，較好的完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的大部分功能要求。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我不僅鞏固了電氣控制、單片機(jī)以及電力電子等相關(guān)理論知識(shí)，而且通過(guò)不斷的電路實(shí)驗(yàn)和與人交流積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)LED照明技術(shù)和電子設(shè)計(jì)方向有了進(jìn)一步的了解和興趣，這將對(duì)我以后的求學(xué)道路有很好的指導(dǎo)作用。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中我收獲了很多。加強(qiáng)了對(duì)專(zhuān)業(yè)性的工具軟件的應(yīng)用。同時(shí)鍛煉了自己?jiǎn)纹瑱C(jī)編程的能力。這些對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作都將帶來(lái)很大的幫助。但在收獲的同時(shí)，也讓我發(fā)現(xiàn)了自身存在的許多不足，發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題。在以后的工作學(xué)習(xí)中我將努力改正，更

51、加完善自己。（1)本文所完成工作本文完成了基于單片機(jī)的多路PWM 輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。具體包括硬件電路的設(shè)計(jì)，軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及實(shí)物的制作。通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試和結(jié)果分析驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)是一個(gè)合格的基于單片機(jī)的多路PWM 輸出系統(tǒng)。（2)下一步工作設(shè)想在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了許多的問(wèn)題，在接下來(lái)的工作中將進(jìn)一步優(yōu)化軟件系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，同時(shí)進(jìn)一步提高PWM輸出的精度，進(jìn)一步降低占空比的步進(jìn)量。進(jìn)一步加強(qiáng)人機(jī)交互的人性化設(shè)計(jì)。23參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 楊欣，萊諾克斯，王玉鳳，劉湘黔.電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始（第2版）.北京清華大學(xué)出版社 , 2010-10-1.2 郭天祥. 新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程. 北京:電子工業(yè)

52、出版社,2009-1-1.3 美Stephen Prata. C Primer Plus（第五版）中文版 .北京:人民郵電出版社,2005-2-1.4 嚴(yán)蔚敏. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(C語(yǔ)言版). 北京:人民郵電出版社, 2011-2-1.5 張毅剛、彭喜元，單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)，電力工業(yè)出版社，2008.4.6 先鋒工作室，單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例.清華大學(xué)出版社，2002.7 稻葉.保. 模擬技術(shù)應(yīng)用技巧101例. 北京：科學(xué)出版社，2010.8 求是科技. 單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航. 北京：人民郵電出版社，2004.9 張志良. 單片機(jī)原理與控制技術(shù)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.10 譚浩強(qiáng)，張基溫

53、. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第二版，北京高等教育出版社，1998.11 于海生. 計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.12 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分（第五版），高等教育出版，2006.13 伍時(shí)和. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社，2009. 14 盧玉宇.用單片機(jī)產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)電壓輸出的方法J.福建農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2001.3.15 鐘美鵬, 鄭水英, 潘曉弘.直聯(lián)式空壓機(jī)PWM變占空比控制J.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2009.5.16 何希才，虹敏. 傳感器應(yīng)用接口電路M機(jī)械工業(yè)出版社,1997:31-89.23致 謝隨著這篇本科畢業(yè)論文的最后落筆，我四年的大學(xué)生活也即將劃上一

54、個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)?；貞涍@四年生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，從入學(xué)時(shí)對(duì)大學(xué)生活的無(wú)限憧憬到課堂上對(duì)各位老師學(xué)術(shù)學(xué)識(shí)的深沉沉湎，從奔波于教室圖書(shū)館的來(lái)去匆匆到業(yè)余生活的五彩繽紛，一切中的一切都是歷歷在目，讓人倍感留戀，倍感珍惜。四年的學(xué)習(xí)生活注定將成為我人生中的一段重要旅程。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我有過(guò)失敗與成功，有過(guò)沮喪與喜悅。我首先要衷心感謝我的指導(dǎo)老師陳守滿(mǎn)老師，陳守滿(mǎn)老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的治學(xué)作風(fēng)，還有他實(shí)事求是的處世態(tài)度深深地影響著我，并將使我終生受益。在我整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中正是陳守滿(mǎn)老師悉心指導(dǎo)和熱心教誨才使我能順利完成此次設(shè)計(jì)。 此外，本文參考了大量雜志期刊和專(zhuān)業(yè)叢書(shū)，由于參考期刊太多，不能一一注明，敬請(qǐng)?jiān)?/p>

55、諒并向所有作者和刊物致以誠(chéng)摯的謝意！由于本人水平有限，紕漏之處在所難免，懇請(qǐng)各位老師不吝賜教。最后感謝我的父母，你們一直都默默的在我身后支持我，為我無(wú)私奉獻(xiàn)，對(duì)我關(guān)懷備至。正是你們的關(guān)心和支持讓我順利完成學(xué)業(yè)，你們永遠(yuǎn)是我最親的人。感謝陪伴我渡過(guò)大學(xué)生涯的09級(jí)電本一班的全體同學(xué)。在這即將畢業(yè)的日子，與你們相處的每一天都是那樣的珍惜。有你們的陪伴和支持，我很幸福!55附錄A附錄A 系統(tǒng)電路原理圖附錄B 系統(tǒng)電路仿真附錄C附錄C 系統(tǒng)PCB圖附錄D 實(shí)物圖附錄E附錄E 程序代碼C文件#include <reg52.h>#include <typedef.h>#include <LCD_1602.h>#include <Delay.h>#include <Interrupt.h>#include <Key_scan.h>/端口定義#definePWMOUTP0#defineDELAY_TIME4sbitPWM1= P1