### 基于单片机的方波发生器设计
#### 一、系统功能概述
本设计旨在利用单片机为核心控制器，结合外围电路和编程技术，实现简易方波发生器的功能。该方波发生器能够产生固定频率的方波信号，并可通过电位器调整方波的占空比。该系统主要应用于教学实验、电子爱好者及基础测试需求等场合。
#### 二、系统框图
```
+----------------+
| 单片机 (MCU) |
+------+---------+
|
+------+----+ +-------+
| DAC | | | 电位器 |
+------+----+ +-------+
|
+------+----+
| 输出电路 |
+----------+
|
+------v----+
| 方波信号 |
+------------+
```
#### 三、硬件电路图
（由于文本环境限制，无法直接绘制电路图，但可以提供电路描述）
1. **单片机（MCU）**：选用一款具有足够I/O口、定时器/计数器以及ADC（模拟-数字转换器）接口的单片机，如STC89C52。
2. **DAC（数模转换器）**：由于方波是数字信号，无需精确的DAC。可通过单片机IO口直接控制高低电平来模拟方波。但如果需要更精确的波形，可选用DAC芯片。
3. **电位器**：连接至单片机的ADC接口，用于调整方波的占空比。
4. **输出电路**：将单片机产生的方波信号放大并输出至外部设备。
#### 四、软件编程思想
1. **初始化配置**：配置单片机的IO口、定时器/计数器以及ADC接口。
2. **读取电位器值**：通过ADC接口读取电位器的模拟值，并转化为方波占空比的参数。
3. **生成方波**：根据占空比参数，通过单片机的IO口输出方波信号。
4. **中断服务程序**：设计中断服务程序，用于响应外部控制信号或定时产生波形信号。
#### 五、核心源代码（伪代码）
```c
#include
#define DUTY_PIN P1_0 // 假设方波占空比控制引脚为P1.0
void delay(unsigned int ms); // 延时函数
void main() {
unsigned char adc_value; // 存放电位器ADC读取值
unsigned char duty_ratio; // 存放占空比
// 初始化配置（略）
while(1) {
// 读取电位器值
adc_value = read_adc(ADC_CHANNEL_POTENTIOMETER); // 假设ADC_CHANNEL_POTENTIOMETER为电位器通道
// 转换电位器值为占空比（具体转换逻辑根据电位器特性设计）
duty_ratio = convert_to_duty_ratio(adc_value);
// 根据占空比输出方波
output_square_wave(DUTY_PIN, duty_ratio);
// 延时或其他处理（略）
}
}
// 假设的转换函数，具体实现根据电位器特性
unsigned char convert_to_duty_ratio(unsigned char adc_value) {
// ... 转换逻辑 ...
return converted_duty_value;
}
// 方波输出函数
void output_square_wave(unsigned char pin, unsigned char duty_ratio) {
unsigned int high_time, low_time;
// 根据占空比计算高低电平时间
// ... 计算逻辑 ...
// 输出方波
while(1) {
pin = 1; // 高电平
delay(high_time);
pin = 0; // 低电平
delay(low_time);
}
}
// 延时函数（具体实现略）
void delay(unsigned int ms) {
// ... 延时实现 ...
}
// 读取ADC的函数（具体实现略）
unsigned char read_adc(unsigned char channel) {
// ... ADC读取实现 ...
return adc_value;
}
```
请注意，上述代码为伪代码，具体实现时需要根据所选单片机的型号、开发环境以及外围电路的特性进行调整。此外，对于方波占空比的调整，可能需要通过查表或计算等方式将电位器的模拟值转化为实际的占空比值。
