东南大学自动化专业

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1、东南大学自动化专业专业综合设计报告基于MCS-51单片机调频调相信号发生器姓名：学号：0800523专业：自动化专业实验室：硬件中心组别：同组人员：设计时间：2009年2月16日——2009年2月27日评定成绩：审阅教师：东南大学自动化学院目录1.设计任务………………………………………………………12．方案论证………………………………………………………23.软硬件设计……………………………………………………64.实现与测试……………………………………………………105.分析与总结……………………………………………………116.参考文献………………………………………

2、………………117.附录A…………………………………………………………128.附录B…………………………………………………………131.设计任务1.1、项目背景在自动控制系统设计、调试和电子实验过程中，经常会遇到需要不同频率的正弦波、矩形波和三角波等信号作为信号源。有很多方法可以产生出方波，我们可以用数字电路的方法，也可以用模拟电路的方法。常规的方法多采用分立元件达成非稳态的多谐振荡器，然后根据具体需要加入积分电路等构成正弦、矩形和三角波等波形发生器。这种信号发生器输出频率范围窄且电路设计参数设定比较繁琐，其频率大小的测量往往需要通过硬件电路的切换来实现不同范围值

3、的测量，电路设计复杂，操作不便。但是这些方法在实际应用时很不方便，例如想要使频率可调或使相位差可调，就很麻烦，而如果用单片机的话，这些就很可能很简单，通过对单片机的编程，我们不需要深入研究电路的复杂的连线，只需用C语言写出程序，在写入单片机，连上硬件电路。就可以产生频率和相位都可调的方波。1.2、项目任务内容学习掌握MCS-51单片机硬件结构、功能特点、指令系统等基本知识、原理和设计方法。学习C51语言编程，KEIL应用软件，S-51伟福仿真器使用。学习掌握制图软件Protel,绘制原理图和PCB版图。以MCS-51单片机为控制器核心，设计两路调频调相信号发生器。

4、A路2-200HZ/分钟方波频率可调，B路频率同A路相位滞后0-180度可调。再次基础上完成综合实验报告。应用MPU89C51芯片和一些外围电路元器件构成函数信号发生电路，使用S-51伟福软件来编译程序，可以用示波器观察A、B两路调频调相信号，学会用制图软件Protel来绘制工作电路的原理图和PCB版图，同时用键盘来控制设定频率，并且设定频率和相位在LED上同步显示，并可以把产生的方波信号作为稳定的信号源。1.3、设备环境Keil应用软件，伟福6000，S-51伟福仿真器，数字示波器，普通硬件调试设备，8279接口芯片以及硬件接口电路。1.5、项目指标设计为主，内

5、容包括控制器硬件，软件和系统设计（图纸和文档）以MCS-51单片机为控制系统核心，完成两路调频调相信号发生器设计，调相精度小于2度。信号发生器具有键盘设定频率、相位，以及频率和相位显示功能。2.方案论证2.1、51系列单片机简介单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、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机外围以及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

6、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，称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和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，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。本课题讨论的方波发生器的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机。单片机主要应用到以下几个方面：1、控制系统在线应用一提起单片机，我们会不约而同的想起它的控制功能，实际上计算机的控制功能应用范围十分广泛，概括为以下两个方面：一是计算机在控制系统中的离线应用，即利用计算机实现对控制系统总体的分析、设计、仿真及建模等工作。二是计算机在控制系统中的在线应用，

7、即以计算机代替常规的模拟或者数字控制电路，使计算机位于其中并成为控制系统、测试系统或信号处理系统的一个组成部分。计算机控制系统由于计算机要身处其中，因此对计算机有体积小、功耗低、价格低廉以及控制功能强等要求。为了满足这些要求，应当使用单片机。2、软硬件结合虽然单片机的引入使控制系统大大“软化”，但与其他计算机应用问题相比，单片机控制系统应用中的硬件内容仍然较多，所以说单片机控制系统应用有软硬件结合的特点。为此，在单片机的应用设计中需要软硬件统筹考虑，设计者不但要熟练掌握汇编语言或者C语言，而且还要具备比较扎实的单片机硬件方面的理论和实践知识。3、应用现场环境恶劣通

8、常单片机应