单片机低频脉冲发生器的开发及应
1 引言
单片机步进电机控制系统在工业上具有广泛的用途,但是大多数的应用都采取固定速度分级调速,而对于一些要求连续调速的设备,特别是中小型流水线,为了提高工效,应经常性 地调节速度,为此就需要有一种比较经济、小型、高效的控制器来驱动步进电机系统。鉴此我们研制成功了采用单片机技术并具有4位数码显示、可连续调频的方波脉冲发生器 。
2 系统设计思想
我们对本单片机低频脉冲发生器的设计原则是：在保证系统可靠工作、频率稳定的条件下,力图减小尺寸、降低成本。系统的工作过程如下：
·上电,系统开始工作;
·启停按钮控制系统输出脉冲 clk;
·通过上升和下降键调节频率;
·按键一次频率变化1 hz,按键超过1s频率变化10hz;
·数码管显示频率从0000 hz～9999hz;
·正反向按钮切换方向指示和方向输出控制信号cw。
根据以上的系统工作过程和需要完成的功能,在系统设计上我们采取了以下方案：
·采用89 c 51单片机最小应用系统,以降低成本、缩小体积;
·采用82c54定时/计数器作为脉冲输出定时器,并用cpu主频作为其clk输入,比cpu内 部定时/计数器工作频率高六倍,以减少输出脉冲与显示频率的误差;
·为降低成本,把p3口作为一个8位并行口使用,利用p3口读取按键信息、控制82 c 54的写 操作;
·按键输入的频率,分别以二进制和十进制形式存放,前者用于82 c 54计数次数的多字节二进制数除法运算,后者用于数码管显示十进制数频率。
3 硬件结构及原理
系统硬件原理示意图如图1所示。下面针对系统各部分作一简单描述：
·单片计算机
选用98 c 51单片计算机最小应用系统。
·显示电路
采用动态显示方法。p0口数据总线输出bcd码,经74 ls 48 译码,作为四个数码管的 段选信号;p1口高四位和p2.0选通信号经与非门作位选信号。
·控制按钮
s1、s2为频率增减按键;s3、s4为开始输出和正反向控制开关。按键通过上拉电阻接到p3口。
·计数器电路
计数器采用82 c 54,其时钟信号由晶振经反相器引入以获得最高输入频率,提高计数精度。为减少接口芯片,计数器的初值输入采用p3口电平方式控制读写线和片选线。由于主频为 6m,82 c 54的每个计数器为16位（65535次）,当输出最低频率为1 hz时需记数6m次,故采 用二级计数方式。当软件判断出设定频率小于171 hz时,第一级计数器初值固定为007 fh（ 127次）,再用实际需计数次数除127得到第二级计数器初值;当频率大于170时,实际计数次数小于600000/170=35294次,故第二级计数器初值设定为2,实际计数次数除2得到第一级 计数器初值。
·输出电路
82 c 54输出和正反向指示输出采用9013晶体管整形放大后输出。
4 软件系统
系统主程序流程图如图2和图3所示。
软件系统分主程序（含初始化、读键、按键去抖动、正反向指示和输出指示）、显示子程序、频率上升子程序、二十进制加法子程序、频率下降子程序、二十进制减法子程序、 输出脉冲子程序、延时子程序、除法子程序、82 c 54初始化子程序等。
