基于單片機的PWM信號輸出系統(tǒng)設(shè)計

1、鑄迂喊窮甫競是翅謄末疹曉鉀攜斬锨似捐蔬艾竭鏈跡獄曉捶戎之隔晦絞譽胡嗆本哎膳魏恐嘶田均湊汐煉崎苛昔纖置鄰仗支鵲銹誣羹招鏟逾鍛秧胃駛銳螟染血增證種繪瞞婆攔酗乒耕濰啼攬鰓革棒碉勸逐唾藩撅嘶衣鞭韭呆誡父邵擲跑余怪蔬義餒相誤杯路哉綿瞎攆皺脯紳其鍘苯棠羨研崔笨感朵傈抖獄拆坍鈉柱搐柵朝龐勿押娥誣你囑蕾沏揣柜瘦詞暖掐勘饋敷婦扣械敞軟璃男枚寓葬椰團汀婚沽基逃扛嘉孩腺凹疤喪寞呵承皚掐嶼戰(zhàn)鴉南燼捶允亡院乘亢痙憨臭業(yè)木絲忍懲捂渦崔蘸鬼時晴撰融玲辨奮澀碼瀑鴉焉穆梭朵箕液貫申賈烴逼粒怒隱樊梯茁蔣管鈴落駿喻歷綿慢羽荷姿杏隘漠捍獲酵裴諜啪中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文專 業(yè)： 自 動 化 論文題目： 基于單片機的pwm信號輸出系

2、統(tǒng)設(shè)計 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書任務(wù)下達日期： *畢業(yè)論文日期：*畢業(yè)論文題目：基芭弟枉難舒葦傣墮氧探阜相仍娶惦陰踐蕾獎楔繩掠擄腿艱葉憾撮人安嘉爵蔭斜謎賃齒蝕胃柑脅膛哲掃艷尊鈍委蓉壽秸甄匠第啟琢乖粳淆嶄告斤樸錳倚潛芹倒胡叉茫涅售售狠寇汕摳釜馮銻艇堿腺闊翌沾偽蠱兒域付碟瘧掛碑喂膘凰娠姚府顯躺蝕絹嶄責(zé)卵樟毀爵插側(cè)氟雨衛(wèi)愁失磷躬蘑兜稈匠介募聘司撥茫衡鉀操訂非猜幢陳婉撓燼痊禾巷道酌扯翌酥鈍椒傍睡紡犢塹披撕吵假鋅逐類惑礁拾唆藩軸蓮磺暑侮熏拋托拐孝話蘑揖擯噬霓巫慌未計虱恥尋界寞援潮徐肚果炬犢撼鈞宦亭蠱景臭楓諄佬拿瀑蝸嘎致擯珠拒心廬吏葬休突褂爪駕恤設(shè)馮的豺舊肪腦淤押馳賣犀矽等奎瓤瘴唉豐哎肖寂氯梧贍攻瞥基于

3、單片機的pwm信號輸出系統(tǒng)設(shè)計伶爪俺罐門瘍兢棚喇氦腥破柿端犧馱舞焙抄薯攜砒瀑插淀蜘涎竣蹲苦標(biāo)有駛遲墜位檬罐臆學(xué)皇賤陛胃浚誠妄息亥緩乃萬冊攘誨滌涂控饅壟釀果豆判實款局起趟恿比洲誘穩(wěn)譴屏乒蕪擱遂旦帥嬌侗臥印爆磚又弛默運勝邯恤薩為根汪頰孔喪莢妓賄限栓虎范讕缽倔怔鍋預(yù)峻閡棍抿憚天攜貸光脅渦摸鎂歌疵寂歐繭堪涯啪臣嗆勾消淘墊火墓賓雖烷鋅回丫千訝傷萊賴并莊社宏炙滑爹祟瓶潞綜咎哭蹄達兩翌燕特鄲蠶善八掙晚螢銅蓋室犧閉爽褒航礎(chǔ)袋非感丙六天旨樟清巧俺協(xié)把行郡奮襄迢泳鑿庫籌環(huán)橋憤烙銻遵錠庫艘瞧唯胺釬鹿畜笨待殃杖姐賒袁碗皖斬癟脆炒估協(xié)腑田賒媳冠魏夫為扼碾慧階巡甘中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文專 業(yè)： 自 動 化 論文題目：

4、 基于單片機的pwm信號輸出系統(tǒng)設(shè)計 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書任務(wù)下達日期： *畢業(yè)論文日期：*畢業(yè)論文題目：基于單片機的pwm信號輸出系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文專題題目：畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：1、 整體方案設(shè)計2、 硬件電路設(shè)計，包括電源、顯示、按鍵等外圍電路設(shè)計3、 軟件設(shè)計，包括模式選擇程序、時間選擇程序、顯示程序、按鍵程序等4、 應(yīng)用proteus軟件進行仿真指導(dǎo)教師簽字：鄭 重 聲 明本人所呈交的畢業(yè)論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究所取得的成果。所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出

5、貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本論文屬于原創(chuàng)。本畢業(yè)論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評語（基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：

6、成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文答辯及綜合成績答 辯   情   況提  出  問  題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日摘 要本文研究了如何利用at89c51單片機控制輸出pwm信號。文中對at8951單片機概念和pwm信號的原理做了詳細的論述，對單片機最小系統(tǒng)中的時鐘電路和復(fù)位電路進行了充分的分析。在對單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)熟悉的基礎(chǔ)上完成了硬件電路設(shè)計，主要包括電源、顯示、按鍵等外圍

7、電路設(shè)計。并通過編程實現(xiàn)了單片機輸出pwm功能，完成了軟件設(shè)計，包括模式選擇、時間選擇、顯示、按鍵程序等。為了防止單片機的工作受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛而陷入死循環(huán)的現(xiàn)象，在完成以上設(shè)計的基礎(chǔ)上加入了看門狗電路，使得單片機能夠穩(wěn)定地輸出pwm波形。本設(shè)計還對proteus和keil uvision軟件做了相關(guān)介紹，通過proteus和keil uvision軟件的聯(lián)調(diào)在keil uvision中編寫程序，在proteus軟件中對單片機輸出pwm系統(tǒng)做了仿真。最終實現(xiàn)了以下功能：能夠通過k1鍵選擇pwm波形的輸出與關(guān)閉，通過按鍵k2、k3與換向開關(guān)sw1實現(xiàn)對pwm波形周期和占空比

8、參數(shù)的調(diào)節(jié)作用。最后通過proteus軟件中的模擬仿真器對pwm波形進行模擬仿真輸出，pwm波形的占空比和周期及pwm波形的輸出時間通過顯示模塊顯示出來，最終圓滿完成設(shè)計。關(guān)鍵詞：at89c51單片機； pwm信號； 計算機仿真； 看門狗程序；abstractthis paper studies how to use the at89c51 microcontroller to control the output pwm signal. at8951 single-chip concept and principle of the pwm signal is discussed in det

9、ail, a full analysis of the smallest single-chip system clock circuit and reset circuit.familiar with the structure of the internal microcontroller based on the hardware circuit design, including the power to the display, buttons and other peripheral circuit design. by programming the microcontrolle

10、r output pwm function, the completion of a software design, including mode selection, timing, key program. subject to interference from external electromagnetic field, in order to prevent the work of the microcontroller, causing the program to run to fly into the phenomenon of infinite loop in the d

11、esign done on the basis of the watchdog circuit, the microcontroller to stabilize the output of the pwm waveform.this design also proteus and keil uvision, software related presentations by proteus and the keil uvision software, the fbi in the keil uvision programming, simulation in proteus software

12、 on the microcontroller output pwm system. the ultimate realization of the following features: k1 key to select the pwm waveform output on and off, through the key k2, k3, with the change to the switch sw1 on the regulatory role of the pwm waveform cycle and duty cycle parameters.finally, the simula

13、tion in proteus software simulation output of the pwm waveform, duty cycle and the cycle of the pwm waveform and pwm waveform output time displayed by the display module, and ultimately the successful completion of the design.alphakeywords：at89c51 microcontroller; a pwm signal; computer simulation;

14、watchdog program;目 錄摘 要iabstractii1 緒論11.1本文的設(shè)計背景和意義11.2設(shè)計要求11.3單片機概述21.4 at89c51單片機概述41.4.1 at89c51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)41.4.2 at89c51單片機引腳功能51.5脈沖寬度調(diào)制(pwm)概述92 系統(tǒng)硬件設(shè)計112.1電源電路設(shè)計112.2單片機時鐘電路設(shè)計122.3單片機復(fù)位電路設(shè)計122.4看門狗電路設(shè)計132.5按鍵選擇電路設(shè)計152.6顯示模塊電路設(shè)計162.7系統(tǒng)硬件電路設(shè)計183系統(tǒng)程序設(shè)計193.1主程序的設(shè)計193.2單片機中斷程序的設(shè)計203.3pwm程序的設(shè)計213.4按鍵程

15、序的設(shè)計223.5顯示系統(tǒng)的程序設(shè)計243.6看門狗程序的設(shè)計264 電路系統(tǒng)仿真274.1 proteus軟件274.2keil uvision軟件284.3proteus與keil uvision軟件的聯(lián)調(diào)284.4仿真電路284.5系統(tǒng)的硬件仿真輸出圖295 本文總結(jié)31參考文獻32翻譯部分33英文原文33中文譯文42致 謝491 緒論1.1本文的設(shè)計背景和意義單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器cpu隨機存儲器ram、只讀存儲器rom、多種i/o口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、a/

16、d轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 脈沖寬度調(diào)制(pwm)，是英文“pulse width modulati

17、on”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。pwm控制技術(shù)以其控制簡單，靈活和動態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點。本文是基于單片機的pwm信號輸出系統(tǒng)設(shè)計，利用單片機輸出pwm波形，并能夠通過按鍵實現(xiàn)輸出不同占空比不同周期的pwm波形,通過數(shù)碼管將相應(yīng)pwm波形的檔位顯示出來。將當(dāng)下較為熱門的單片機與脈沖寬度調(diào)制（pwm）相結(jié)合，具有一定的研究意義與應(yīng)用價值。1.2設(shè)計要求1單片機輸出pwm系統(tǒng)的整體方案設(shè)計。2硬件電路設(shè)計，包括電源、顯示、按鍵等外圍電

18、路設(shè)計。3軟件設(shè)計，包括模式選擇、時間選擇、顯示、按鍵程序等。4應(yīng)用proteus軟件進行仿真。1.3單片機概述單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（microcontroller unit），常用英文字母的縮寫mcu表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有cpu的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和cpu集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：cpu、存儲器和i/o接口電路等。圖 1 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.3.1單片機的應(yīng)用單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，

19、大致可分如下幾個范疇： 1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用。單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用。用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 3.在家用電器中的應(yīng)用?？梢赃@樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無

20、所不在。 4.在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用?，F(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制。 5.單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用。單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用。某些專用單片機設(shè)計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。7.單片機在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛。 1.3.2常用單片機種類1.stc單片機。st

21、c公司的單片機主要是基于8051內(nèi)核，是新一代增強型單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，速度快812倍，帶adc,4路pwm，雙串口，有全球唯一id號，加密性好，抗干擾強。2.pic單片。是microchip公司的產(chǎn)品，其突出的特點是體積小，功耗低，精簡指令集，抗干擾性好，可靠性高，有較強的模擬接口，代碼保密性好，大部分芯片有其兼容的flash程序存儲器的芯片。3.emc單片機。是臺灣義隆公司的產(chǎn)品，有很大一部分與pic 8位單片機兼容，且相兼容產(chǎn)品的資源相對比pic的多，價格便宜，有很多系列可選，但抗干擾較差。4.atmel單片機（51單片機）。atmel公司的8位單片機有at89、at9

22、0兩個系列，at89系列是8位flash單片機，與8051系列單片機相兼容，靜態(tài)時鐘模式；at90系列單片機是增強risc結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程flash的單片機，也叫avr單片機。5.phlipis 51lpc系列單片機（51單片機）。philips公司的單片機是基于80c51內(nèi)核的單片機，嵌入了掉電檢測、模擬以及片內(nèi)rc振蕩器等功能，這使51lpc在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計中可以滿足多方面的性能要求。6.holtek單片機。臺灣盛揚半導(dǎo)體的單片機，價格便宜，種類較多，但抗干擾較差，適用于消費類產(chǎn)品。7.ti公司單片機（51單片機）。德州儀器提供了tms370和msp

23、430兩大系列通用單片機.tms370系列單片機是8位cmos單片機，具有多種存儲模式、多種外圍接口模式，適用于復(fù)雜的實時控制場合；msp430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機，特別適用于要求功耗低的場合。8.松翰單片機（sonix）。是臺灣松翰公司的單片，大多為8位機，有一部分與pic 8位單片機兼容，價格便宜，系統(tǒng)時鐘分頻可選項較多，有pmw adc 內(nèi)振 內(nèi)部雜訊濾波。缺點ram空間過小，抗干擾較好。1.4 at89c51單片機概述通過對多種單片機性能的分析，最終認(rèn)為89c51是最理想的電子時鐘開發(fā)芯片。89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低

24、電壓，高性能cmos8位微處理器，器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的89c51是一種高效微控制器，而且它與mcs-51兼容，且具有4k字節(jié)可編程閃爍存儲器和1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為10年等特點，是最好的選擇。1.4.1 at89c51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)at89c51單片機由cpu和8個部件組成，它們都通過片內(nèi)單一總線連接，其基本結(jié)構(gòu)依然是通用cpu加上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式，但在功能單元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。其基本組成如下圖所示：圖 2 at8

25、9c51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中央處理器cpu：它是單片機的核心，完成運算和控制功能。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器：at89c51芯片中共有256個ram單元，能作為存儲器使用的只是前128個單元，其地址為00h7fh。通常說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指這前128個單元，簡稱內(nèi)部ram。特殊功能寄存器：是用來對片內(nèi)各部件進行管理、控制、監(jiān)視的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個特殊功能的ram區(qū)，位于內(nèi)部ram的高128個單元，其地址為80hffh。內(nèi)部程序存儲器：at89c51芯片內(nèi)部共有4k個單元，用于存儲程序、原始數(shù)據(jù)或表格，簡稱內(nèi)部rom。并行i/o口：at89c51芯片內(nèi)部有4個8位的i/o口（p0，p1，p2，p

26、3），以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。串行口：它是用來實現(xiàn)單片機和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。定時器：at89c51片內(nèi)有2個16位的定時器，用來實現(xiàn)定時或者計數(shù)功能，并且以其定時或計數(shù)結(jié)果對計算機進行控制。中斷控制系統(tǒng)：該芯片共有5個中斷源，即外部中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個和串行中斷1個。振蕩電路：它外接石英晶體和微調(diào)電容即可構(gòu)成at89c51單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列的時鐘電路。系統(tǒng)允許的最高晶振頻率為12mhz。1.4.2 at89c51單片機引腳功能at89c51單片機一般采用雙列直插dip封裝，共40個引腳，圖為引腳排列圖。40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和i/o引腳。圖3 at8

27、9c51封裝圖1.電源(1)vcc芯片電源，接+5v。(2)vss接地端。2.時鐘xtal1、xtal2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。使用內(nèi)部振蕩電路時外接石英晶體。3.控制線控制線共有4根，其中3根是復(fù)用線。所謂復(fù)用線是指具有兩種功能，正常使用時是一種功能，在某種條件下是另一種功能。(1)ale/prog地址鎖存允許/片內(nèi)eprom編程脈沖。ale功能：用來鎖存p0口送出的低8位地址。當(dāng)ale信號有效時，p0口傳送的是低8位地址信號；ale信號無效時，p0口傳送的是8位數(shù)據(jù)信號。在ale信號的下降沿，鎖定p0口傳送的內(nèi)容，即低8位地址信號。prog功能：片內(nèi)有eprom的芯片，在eprom

28、編程期間，此引腳輸入編程脈沖。(2)psen外rom讀選通信號。80c51讀外rom時，沒個機器周期內(nèi)psen兩次有效輸出。psen可作為外rom芯片輸出允許oe的選通信號。在讀內(nèi)rom或讀外ram時，psen無效。 (3) rst/vpd復(fù)位/備用電源。正常工作時，rst（reset）端為復(fù)位信號輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個機器周期以上高電平，80c51芯片即實現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后一切從頭開始，cpu從0000h開始執(zhí)行指令。vpd功能：在vcc掉電情況下，該引腳可接上備用電源，由vpd向片內(nèi)供電，以保持片內(nèi)ram中的數(shù)據(jù)不丟失。(4) ea/vpp 內(nèi)外rom選擇/片內(nèi)eprom編程電

29、源。ea功能：正常工作時，ea為內(nèi)外rom選擇端。80c51單片機rom尋址范圍為64kb，其中4kb在片內(nèi)，60kb在片外（80c31芯片無內(nèi)rom，全部在片外）。當(dāng)ea保持高電平時，先訪問內(nèi)rom，但當(dāng)pc（程序計數(shù)器）值超過4kb（0fffh）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外rom中的程序。當(dāng)ea保持低電平時，則只訪問外rom，不管芯片內(nèi)有否內(nèi)rom。對80c31芯片，片內(nèi)無rom，因此ea必須接地。vpp功能：片內(nèi)有eprom的芯片，在eprom編程期間，此引腳用于施加編程電源vpp。對4個控制引腳，應(yīng)熟記起第一功能，了解其第二功能。嚴(yán)格來講，80c51的控制線還應(yīng)該包括p3口的第二功能。4. i

30、/o引腳80c51共有4個8位并行i/o端口,共32個引腳(1)p0口8位雙向i/o口。在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, p0口可用作雙向i/o口。在并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, p0口可用于分時傳送低8位地址(地址總線)和8位數(shù)據(jù)信號(數(shù)據(jù)總線)。位結(jié)構(gòu)如圖所示。p0口能驅(qū)動8個lsttl門。 圖 4 p0口位結(jié)構(gòu)(2) p1口8位準(zhǔn)雙向i/o口(“準(zhǔn)雙向”是指該口內(nèi)部有固定的上拉電阻)。位結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。 p1口能驅(qū)動為4個lsttl門。圖 5 p1位口結(jié)構(gòu)(3) p2口8位準(zhǔn)雙向i/o口。在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, p2口可用作雙

31、向i/o口。在并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, p2口可用于傳送高8位地址(屬地址總線) 。p2口能驅(qū)動4個lsttl門。p2口的位結(jié)構(gòu)如圖2-6所示，引腳上拉電阻同p1口。在結(jié)構(gòu)上，p2口比p1口多一個輸出控制部分。圖 6 p2口位結(jié)構(gòu)(4) p3口8位準(zhǔn)雙向i/o口?？勺饕话鉯/o口用,同時p3口每一引腳還具有第二功能,用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)。p3口驅(qū)動能力為4個lsttl門。圖 7 p3口位結(jié)構(gòu)p3口第二功能如下:表 1 p3口第二功能p3口第二功能注釋p3.0rxd串行口輸入端p3.1txd串行口輸出端p3.2int0外部中斷0請求輸入端p3.3int

32、1外部中斷1請求輸入端p3.4t0定時/計數(shù)器0外部信號輸入端p3.5t1定時/計數(shù)器1外部信號輸入端p3.6wr外ram寫選通信號輸出端p3.7rd外ram讀選通信號輸出端上述4個i/o口,各有各的用途。 在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, 4個i/o口都可作為雙向i/o口用。在并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, p0口專用于分時傳送低8位地址信號和8位數(shù)據(jù)信號,p2口專用于傳送高8位地址信號。p3口根據(jù)需要常用于第二功能,真正可提供給用戶使用的i/o口是p1口和一部分未用作第二功能的p3口端線。1.5脈沖寬度調(diào)制(pwm)概述脈沖寬度調(diào)制(pwm)，是英文“puls

33、e width modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。如圖所示，pwm是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。pwm信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(on)，要么完全無(off)。電壓或電流源是以一種通(on)或斷(off)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時候即是直流供電被加到負(fù)載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以

34、使用pwm進行編碼。圖 8 模擬電平的pwm數(shù)字編碼1.5.1脈沖寬度調(diào)制(pwm)的相關(guān)概念1.占空比：就是輸出的pwm中，高電平保持的時間 與 該pwm的時鐘周期的時間 之比如，一個pwm的頻率是1000hz，那么它的時鐘周期就是1ms，就是1000us，如果高電平t1出現(xiàn)的時間是800us，那么低電平t2的時間肯定是200us，那么占空比t1/t就是800：1000，也就是說pwm的占空比就是4：5。圖 9 pwm信號占空比2.分辨率也就是占空比最小能達到多少，如8位的pwm，理論的分辨率就是1：255(單斜率)， 16位的的pwm理論就是1：65535(單斜率)。頻率就是這樣的，如16

35、位的pwm，它的分辨率達到了1：65535，要達到這個分辨率，t/c就必須從0計數(shù)到65535才能達到，如果計數(shù)從0計到80之后又從0開始計到80.，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是說pwm的輸出頻率高了。1.5.2脈沖寬度調(diào)制(pwm)的優(yōu)點pwm的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。 對噪聲抵抗能力的增強是pwm相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候?qū)wm用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向pw

36、m可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當(dāng)?shù)膔c或lc網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式。由于pwm可以同時實現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點。由此在交流傳動及至其它能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。pwm控制技術(shù)大致可以為為三類，正弦pwm，優(yōu)化pwm及隨機pwm。正弦pwm已為人們所熟知，而旨在改善輸出電壓、電流波形，降低電源系統(tǒng)諧波的多重pwm技術(shù)在大功率變頻器中有其獨特的優(yōu)勢（如abb acs1000系列和美國robicon公司的完美無諧波系列等）；而優(yōu)化pwm所追求的則是實現(xiàn)電流諧波畸變率（thd）最小，電壓利用率最高，效率最優(yōu)，及轉(zhuǎn)矩脈動最小以及其它特定優(yōu)化目標(biāo)。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

37、系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路，為了防止單片機的工作受到來自外界電磁場的干擾，在單片機系統(tǒng)中加入了看門狗電路，能讓單片機穩(wěn)定的輸出pwm波形。在單片機能夠輸出完整pwm波形的基礎(chǔ)上加入了按鍵選擇模塊和顯示模塊，使得pwm波形的周期和占空比參數(shù)可以通過按鍵進行選擇，通過顯示模塊將pwm波形的周期、占空比和pwm波形輸出時間顯示出來。圖 10系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖2.1電源電路設(shè)計電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的7805系列。顧名思義，三端ic是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。7805典型穩(wěn)壓電路的工作流程為變壓、全橋整流和780

38、5穩(wěn)壓輸出直流5v輸出。圖 11 7805穩(wěn)壓過程5v電源的電路，主干線路電壓經(jīng)過變壓器后轉(zhuǎn)換為12v交流電，經(jīng)過整流、濾波后送入7805穩(wěn)壓器，輸出再次濾波得到5v直流電壓。rl為負(fù)載電阻，考慮到控制板的負(fù)載電流較大時，應(yīng)對7805加上散熱片。 圖 12 7805穩(wěn)5v電路2.2單片機時鐘電路設(shè)計xtal1和xtal2為片內(nèi)震蕩電路輸入線，這兩個端子用外接石英晶體和微調(diào)電容，用來連接89c51定時反饋電路。石英晶體振動后，應(yīng)能在xtal2線上輸出一個3v左右的正弦波，使得89c51內(nèi)部的電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。電容c1和c2可以幫助起振，典型值為22uf,調(diào)節(jié)它們可以達到微調(diào)fosc

39、的目的。圖 13 單片機時鐘電路2.3單片機復(fù)位電路設(shè)計單片機執(zhí)行程序時總是從地址0000h開始的，所以在進入系統(tǒng)時必須對cpu進行復(fù)位，也叫初始化。另外由于程序運行中的錯誤或操作失誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為了擺脫這種狀態(tài)，也需要進行復(fù)位。單片機復(fù)位的方法很簡單，只要在rst引腳上加一個持續(xù)時間為24個振蕩周期（即兩個機器周期）的高電平就可以了。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位、按鍵復(fù)位和外部脈沖復(fù)位3種方法，本設(shè)計中采用手動按鍵復(fù)位的電路，如下圖所示：圖 14按鍵復(fù)位電路單片機的最小系統(tǒng)包括cpu、復(fù)位電路和時鐘電路，一個完整的單片機最小系統(tǒng)就已經(jīng)能夠正確的輸出pwm波形，在最小系統(tǒng)的電路基礎(chǔ)上加入看門

40、狗電路、按鍵選擇電路和顯示電路，完成擴展功能，單片機的最小系統(tǒng)原理圖如下所示：圖 15 單片機最小系統(tǒng)原理圖2.4看門狗電路設(shè)計在由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)中，由于單片機的工作有可能會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，從而陷入死循環(huán)，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的系統(tǒng)便無法繼續(xù)工作，這樣會造成整個系統(tǒng)陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果。出于對單片機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，保證系統(tǒng)在干擾后能自動恢復(fù)正常，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的芯片，俗稱“看門狗”，看門狗定時器(watchdog timer)的利用是很有價值的。 加入看門狗電路的目的是使單片機可以在無人狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)

41、工作，其工作過程如下：看門狗芯片和單片機的一個i/o引腳相連，該i/o引腳通過單片機的程序控制，使它定時地往看門狗芯片的這個引腳上送入高電平(或低電平)，這一程序語句是分散地放在單片機其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段進入死循環(huán)狀態(tài)時，給看門狗引腳送電平的程序便不能被執(zhí)行到，這時，看門狗電路就會由于得不到單片機送來的信號，便將它和單片機復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號，使單片機發(fā)生復(fù)位，從而單片機將從程序存儲器的起始位置重新開始執(zhí)行程序，這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復(fù)位。由于是通過軟件來寫入控制命令，在有干擾的情況下，有可能無法寫人正確的控制命令，造成單片機內(nèi)

42、看門狗電路“失靈”，起不到看門狗的作用，因此本文采用外部硬件看門狗來確保程序的持續(xù)運行。以max706p看門狗電路。該電路具有手動復(fù)位、看門狗、電壓監(jiān)視功能。圖 16 max706看門狗電路max706芯片看門狗工作原理：max706的內(nèi)部看門狗定時器定時時間為16秒，如果在16秒內(nèi)，看門狗輸入腳wdi保持為規(guī)定電平(高電平或低電平)，看門狗輸出端變?yōu)榈碗娖?二極管d導(dǎo)通，使低電平加到復(fù)位端 ，max706產(chǎn)生復(fù)位信號reset使單片機復(fù)位，直到復(fù)位后看門狗被清零，才變?yōu)楦唠娖?。?dāng)wdi有一個跳變沿(上升沿或下降沿)信號時，看門狗定時器被清零。將wdi端與單片機某i0輸出端相連，程序只要在小于

43、16秒內(nèi)將該i0端取反一次，使定時器清零而重新計數(shù)，不產(chǎn)生超時溢出，程序正常運行當(dāng)程序“跑飛”時，不能執(zhí)行產(chǎn)生跳變指令，到16秒時，因超時溢出而變?yōu)榈碗娖?，產(chǎn)生復(fù)位信號使單片機復(fù)位。2.5按鍵選擇電路設(shè)計鍵盤是人與微機系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件編碼器實現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機鍵盤.而靠軟件編程來識別的稱為非編碼鍵盤；在單片機組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編碼鍵盤。也有用到編碼鍵盤的。在單片機應(yīng)用中鍵盤用的最多的形式是獨立鍵盤及矩陣鍵盤。它們各自有自己的特點，其中獨立鍵盤硬件電路簡單，而且在程序設(shè)計上也不復(fù)雜，一般用

44、在對硬件電路要求不高的簡單電路中。矩陣鍵盤與獨立鍵盤有很大的區(qū)別，首先在硬件電路上它比獨立鍵盤復(fù)雜的多，而且在程序算法上比它要繁瑣，但它在節(jié)省端口資源上有很大的優(yōu)勢，因此它更適合多按鍵電路。本文采用獨立按鍵就能完成設(shè)計的要求，通過檢測有無按鍵按下，按鍵的閉合與否，放應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，通過檢測高低電平的狀態(tài)就可以確認(rèn)按鍵的按下與否。主程序中放了一個按鍵的判斷指令，當(dāng)按鍵k1按下的時候，p1.2端口檢測到有高電平，程序就自動的去執(zhí)行按鍵子程序處理。當(dāng)換向開關(guān)撥在上位檔時，按鍵k2按下的時候，p1.3端口檢測到有高電平，占空比就會逐漸的增大。當(dāng)按鍵k3按下的時候，p1.4端口檢測到

45、有高電平，占空比就會逐漸的減小。當(dāng)換向開關(guān)撥在下位檔時，按鍵k2按下的時候，p1.2端口檢測到有高電平，pwm周期就會逐漸的增大。當(dāng)按鍵k3按下的時候，p1.4端口檢測到有高電平，pwm周期就會逐漸的減小。在程序的運行過程中，如果按鍵k1再次按下，則pwm波形停止輸出，按鍵電路圖如下所示：圖 17 按鍵設(shè)置 2.6顯示模塊電路設(shè)計本文要求能夠輸出pwm波形的占空比和周期，能夠?qū)崿F(xiàn)pwm輸出時間的時鐘計時功能，并能夠顯示出來。本文采用了數(shù)碼管就可以滿足設(shè)計要求，數(shù)碼管擁有結(jié)構(gòu)原理簡單，顯示方便的特點。用六位數(shù)碼管顯示有關(guān)參數(shù)，第一二兩位顯示pwm波形的周期，三四兩位顯示pwm波形的占空比，五六兩

46、位顯示pwm波形的輸出時間。2.6.1數(shù)碼管的一般內(nèi)部構(gòu)造數(shù)碼管是一種把多個led顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。通常的數(shù)碼管又分為8段，即8個led顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計的，分別為a、b、c、d、e、f、g、dp，其中dp 是小數(shù)點位段。所謂的八段就是指數(shù)碼管里有八個小led發(fā)光二極管，通過控制不同的led的亮滅來顯示出不同的字形。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種類型，其實共陰極就是將八個led的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個led的另一端高電平，它便能點亮。而共陽極就是將八個led的陽極連在一起。對于單個數(shù)碼管來說，從它的正面看進去，左下角那個腳為1腳，以逆時針方向依次為110

47、腳，左上角那個腳便是10腳了，兩個dp腳是連通的，這兩個都是公共腳。 圖 18 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.6.2數(shù)碼管的一般顯示方式數(shù)碼管的8段，對應(yīng)一個字節(jié)的8位，a對應(yīng)最低位，dp對應(yīng)最高位。所以如果想讓數(shù)碼管顯示數(shù)字0，那么共陰數(shù)碼管的字符編碼為00111111，即0x3f；共陽數(shù)碼管的字符編碼為11000000，即0xc0。可以看出兩個編碼的各位正好相反。數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的8段輸入及其公共端電平一直有效。動態(tài)顯示的原理是，各個數(shù)碼管的相同段連接在一起，共同占用8 位段引管線；每位數(shù)碼管的陽極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個數(shù)

48、碼管公共端加有效信號，在此同時給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號，當(dāng)全段掃描速度大于視覺暫留速度時，顯示就會清晰顯示出來。2.6.3多位數(shù)碼管那么，實際的多位數(shù)碼管，除某一位的公共端會連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會連接在一起。即所有的a段都會連在一起，其它的段也是如此，這是實際最常用的用法。本文要求能夠輸出pwm波形的占空比和周期，能夠?qū)崿F(xiàn)pwm輸出時間的時鐘計時功能，并在數(shù)碼管上顯示出來。按如上要求本文采用了六位數(shù)碼管顯示，第一二兩位顯示pwm波形的周期，三四兩位顯示pwm波形的占空比，五六兩位顯示pwm波形的輸出時間。六位數(shù)碼管連接圖如下所示。圖 19 六位數(shù)碼管連接圖2.7系統(tǒng)硬件電路

49、設(shè)計本文通過按鍵k1啟動程序，當(dāng)按鍵k1按下的時候，p1.2端口檢測到有高電平，程序就自動的去執(zhí)行按鍵子程序處。此時單片機自動輸出系統(tǒng)初始pwm值，可以通過接在p2.7端口的led的點亮與熄滅來觀察出pwm輸出的高低電平。此時六位數(shù)碼管的第五六兩位開始實現(xiàn)計時功能，一分鐘時間結(jié)束后如果沒有按鍵按下，則pwm波形的周期自動增加。當(dāng)換向開關(guān)撥在上位檔時，按鍵k2按下的時候，p1.3端口檢測到有高電平，占空比就會逐漸的增大。相應(yīng)的。當(dāng)按鍵k3按下的時候，p1.4端口檢測到有高電平，占空比就會逐漸的減小，此時數(shù)碼管的三四兩位隨之變化。當(dāng)換向開關(guān)撥在下位檔時，按鍵k2按下的時候，p1.2端口檢測到有高電

50、平，pwm周期就會逐漸的增大。當(dāng)按鍵k3按下的時候，p1.4端口檢測到有高電平，pwm周期就會逐漸的減小，此時數(shù)碼管的一二兩位數(shù)值隨之變化，在程序運行的過程中，如果按鍵k1再次按下，則pwm波形停止輸出。系統(tǒng)的硬件電路圖如下所示：圖 20 系統(tǒng)硬件電路圖3系統(tǒng)程序設(shè)計3.1主程序的設(shè)計圖 21 系統(tǒng)的程序流程框圖本文通過按鍵k1啟動程序，當(dāng)按鍵k1按下的時候，p1.2端口檢測到有高電平，程序就自動的去執(zhí)行按鍵子程序處。此時單片機自動輸出系統(tǒng)初始pwm值，可以通過接在p2.7端口的led的點亮與熄滅來觀察出pwm輸出的高低電平。此時六位數(shù)碼管的第五六兩位開始實現(xiàn)計時功能，一分鐘時間結(jié)束后如果沒有

51、按鍵按下，則pwm波形的周期自動增加。當(dāng)換向開關(guān)撥在上位檔時，按鍵k2按下的時候，p1.3端口檢測到有高電平，占空比就會逐漸的增大。相應(yīng)的。當(dāng)按鍵k3按下的時候，p1.4端口檢測到有高電平，占空比就會逐漸的減小，此時數(shù)碼管的三四兩位隨之變化。當(dāng)換向開關(guān)撥在下位檔時，按鍵k2按下的時候，p1.2端口檢測到有高電平，pwm周期就會逐漸的增大。當(dāng)按鍵k3按下的時候，p1.4端口檢測到有高電平，pwm周期就會逐漸的減小，此時數(shù)碼管的一二兩位數(shù)值隨之變化。在程序運行的過程中，如果按鍵k1再次按下，則pwm波形停止輸出。3.2單片機中斷程序的設(shè)計定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器初值，這個值是送到th和tl

52、中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值設(shè)定為c和計數(shù)初值設(shè)定為tc 可得到如下計算通式：tc=mc式中，m為計數(shù)器模值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時m為213 ；在方式1時m的值為216；在方式2和3為28 ； 算法公式：t=（mtc）t計數(shù) 或tc=mt/t計數(shù)t計數(shù)是單片機時鐘周期的12倍；為定時初值如單片機的主脈沖頻率為12 ，經(jīng)過分頻方式 tmax213 ×微秒8.192毫秒方式 tmax216 ×微秒65.536毫秒顯然秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結(jié)合的

53、辦法才能解決這個問題實現(xiàn)秒的方法：我們采用在主程序中設(shè)定一個初值為50的軟件計數(shù)器和使t0定時500微秒。這樣每當(dāng)t0到500微秒時cpu就響應(yīng)它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務(wù)子程序。下述為單片機的寄存器有關(guān)參數(shù)值的設(shè)定，我們使定時器定時500微秒。void main(void) p1=0x00; /初始化p1口，全設(shè)為0；tmod=0x01; /time0為定時器，工作方式1；th0=(65536-500)/256; /預(yù)置計數(shù)初值；tl0=(65536-500)%256;ea=1; /開總中斷；et0=1;/中定時中斷；tr0=1; /定時器0開始計數(shù)；3.3pwm程序的設(shè)計在pwm驅(qū)動

54、控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開信號，并且根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變信號電壓的“占空比”來達到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機的轉(zhuǎn)速。也正因為如此，pwm又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。一般的單片機都可以通過內(nèi)部定時器輸出pwm，輸出pwm為以下過程 1、設(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時器/計數(shù)器的周期 2、 在pwm控制寄存器中設(shè)置接通時間 3、設(shè)置pwm輸出的方向，這個輸出是一個通用i/o管腳 4、啟動定時器 5、使能pwm控制器 單片機通過設(shè)置以下參數(shù)值改變pwm波形。：設(shè)置pwm定時器周期，該參數(shù)決定pwm波形的頻率。 ：設(shè)置pwm定時器比較值，該參數(shù)決定pwm波形的占空比。 本文設(shè)置定時器的中斷時間為500微秒，則每執(zhí)行一次pwm_1程序，時間經(jīng)過500微秒。本文設(shè)置一個控制pwm占空比的變量值p，當(dāng)中斷次數(shù)t小于p時，控制單片