该课程设计报告主要介绍了基于MCS-51(具体型号为PHILIPS AT89C51)单片机的可调频率方波发生器的实现。设计的主要目的是创建一个能够产生特定频率方波的设备,频率范围设定在10Hz至9999Hz之间。这个装置的核心在于用户可以通过键盘输入所需频率,单片机读取输入并控制七段数码管显示相应的数值,同时驱动方波发生器以这个数值作为工作频率。
系统的关键组成部分包括:
1. **单片机**:PHILIPS AT89C51是一款经典的8位微处理器,广泛应用于嵌入式系统设计,具有丰富的I/O端口,适合用于控制外部设备如数码管和键盘。
2. **七段数码管**:用于显示用户输入的频率值。每个数码管对应一个键位,通过扫描键盘输入的数字并动态更新显示内容。由于报告中提到了扫描显示方式,这表明数码管的显示控制可能采用了位选和段选相结合的方法来节省I/O口资源。
3. **键盘电路**:设计中采用了4*4的键盘布局,允许用户输入0到9的数字,组合起来可以设置10到9999之间的频率。
4. **频率可调方波发生器**:这是一个外部设备,由单片机控制其工作频率。根据输入的数码管显示值,单片机会调整方波发生器的频率。
5. **其他硬件**:还包括若干电阻、电源电池以及1个示波器用于观察方波输出。
在硬件设计思想上,设计者考虑了如何通过有限的I/O口控制多个数码管和键盘,通过扫描技术优化资源利用。静态显示方式虽然需要更多的I/O口,但能提供更稳定的显示效果,而扫描显示方式则可以通过共享I/O口来减少硬件需求。
软件设计部分可能包括以下内容:
1. **初始化程序**:设置单片机的内部寄存器,如定时器和中断控制器,以便进行定时和中断处理。
2. **键盘扫描程序**:持续检测键盘输入,识别按键并转化为对应的频率值。
3. **数码管显示程序**:根据键盘输入的频率值,控制数码管的段选和位选,显示出正确的数字。
4. **方波发生器控制程序**:将数码管显示的频率值转换为单片机可理解的控制信号,驱动方波发生器改变其频率。
5. **中断服务程序**:可能包括定时器中断,用于刷新数码管显示或同步键盘扫描。
这个设计项目不仅锻炼了学生对MCS-51单片机的理解和应用能力,也涵盖了嵌入式系统中的输入输出控制、显示驱动和实时控制等核心概念。通过实际操作,学生能够深入理解微控制器在电子系统中的作用以及如何通过编程实现特定功能。