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2.2方案论证与比较
根据本设计是基于单片机的PWM信号发生系统。本论文包括硬件系统的详细设计以及C语言在基本控制中的应用。根据设计要求系统要满足两个条件:一是能够产生频率在1Hz～9999kHz之间的可调整PWM波,二是用数码管显示信号的频率值和占空比。下面提出几种方案进行论证比较。
方案一：使用锁相环通过分频运算实现频率的步进，这种方案频率稳定度高，但程控比较困难，而且步进范围过大，鉴于锁相环技术比较复杂，没有采用这种方案。
方案二：使用数字电路中的多谐振荡电路或者是单稳态触发电路[2]等来实现PWM波形的输出，但是电路设计较复杂，体积大，抗干扰能力差，系统的控制周期较长。
方案三：使用单片机控制PWM波形的输出，用单片机的定时器设置定时时间，每半个周期对I/O口取反一次，从而实现频率输出。而且在可调上更加具有实时性和快捷性，编程简单控制容易[3]。
通过三个方案的对比，我们可以确定方案三为最佳方案，采用单片机及其外围扩展系统来实现PWM的控制更加方便有效， 软件方面主要采用C语言设计程序。
2.3总体方案设计
一个单片机主系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是单片机系统内部的扩展，它包括存储器扩展和接口扩展。存储器扩展指ROM和 RAM 的扩展[4]。接口扩展是指各种集成芯片和单片机的链接的扩展。二是各功能模块的设计，如键盘检测功能模块、人机互动功能、模块信号转换功能模块、串口和并口通信功能模块等，根据我们所要设计的不同系统的功能要求配置相应的按键和显示器等外围设备器件。主系统框图如图2.3.1所示。
图2.3.1 系统结构框图
2.4设计的元器件介绍
2.4.1 AT89S52的介绍
下图2.4.1给出了AT89S52的芯片引脚结构。AT89S52单片机是美国ATMEL公司生产的高速度，高可靠性的CMOS制造工艺的8位单片机，内部含有8K字节的可反复擦写的Flash只读的程序存储器（ROM）和256字节的数据随机存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的非常高的兼容密度和不易丢失的存储技术生产此器件，与很多的单片机的引脚相互兼容[5]。功能强大的AT89S52单片机适合于许多较为复杂的控制应用场合。
AT89S52主要功能如下所示：3个16位定时／计数器T0、T1、T2，8字节FLASH闪速存储器，一个全双工的串行通信口TXD、RXD，256字节内部RAM（只读程序存储器），片内振荡器及时钟电路，一个6向量两级中断结构，32个I/O口线。同时，AT89S52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM定时／计数器串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
图2.4.1 AT89S52引脚图
AT89S52部分主要引脚功能说明：
1、P0：P0（39脚~32脚）口是一双向三态口，其中的每一个口可以进行独立的控制。51单片机内部的P0口中没有上拉电阻，故这些I/O口是呈现高阻态的，所以是不能随意的输出高电平和低电平的，故要是作为输出口使用的话必须在这个口的外部加一个上拉电阻[6]。
2、P1口：P1（1脚~8脚）是一个准双向8为的I/O口，每一个口我们可以随意的控制，它的内部有自带的上拉电阻，这样的接口使得它的输出没有高阻态的出现，输入也是不能够进行自我锁存的，故我们称这样的口为准双向I/O口。我们之所以称这样的I/O口为“准双向”是因为该口在作为输入的时候，首先要向该口写一个“1”操作，然后我们的单片机内部才能够正确的读出外部的信号，也就是使我们的单片机有一个准备的过程，所以才称之为准双向口。
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