基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)說明

1、 PAGE16 / NUMPAGES16基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心充分利用硬件資源設(shè)計(jì)的一種頻率計(jì)，該頻率計(jì)首先將被測信號(hào)放大整形處理，變成滿足單片機(jī)I/O口接受的TTL/ CMOS 兼容信號(hào)從單片機(jī)的T1輸入口輸入直接累加脈沖數(shù)，將單片機(jī)部定時(shí)器定時(shí)為1S，這時(shí)累加的脈沖數(shù)即為被測信號(hào)的頻率。最后經(jīng)單片機(jī)處理送至lcd液晶顯示屏顯示。引言41.系統(tǒng)概述51.1數(shù)字頻率計(jì)概述51.2頻率測量儀的設(shè)計(jì)思路與頻率的計(jì)算51.3基本設(shè)計(jì)原理52.數(shù)字頻率計(jì)（低頻）的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.1 系統(tǒng)硬件的構(gòu)成52.2 AT89S52單片機(jī)與其引腳說明62.3 信號(hào)調(diào)理

2、與放大整形模塊72.3.1工作原理82.3.2信號(hào)放大仿真圖82.3.3信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波82.3.4 LF353雙運(yùn)算放大器簡介82.4 顯示模塊92.4.11602ALCD與單片機(jī)的接法 92.4.2 1602ALCD基本技術(shù)103.軟件設(shè)計(jì)123.1 系統(tǒng)工作流程圖123.1.1 T0的1s定時(shí)133.1.2 T1的計(jì)數(shù)原理133.2 軟件工作原理143.3 軟件處理方法144.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析154.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)154.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析15結(jié)束語 15致詞 15參考文獻(xiàn)15程序附錄 17引言頻率測量在科技研究和實(shí)際應(yīng)用中的作用日益重要。傳統(tǒng)的頻率計(jì)通采用組合電路和時(shí)序電路等大量的硬件電路構(gòu)成，產(chǎn)

3、品不但體積較大，運(yùn)行速度慢，而且測量低頻信號(hào)時(shí)不宜直接使用。頻率信號(hào)抗干擾性強(qiáng)、易于傳輸 ,可以獲得較高的測量精度。同時(shí) ,頻率測量方法的優(yōu)化也越來越受到重視.并采用單片機(jī)和相關(guān)硬軟件實(shí)現(xiàn)。AT89S52系列單片機(jī)具有體積小，功能強(qiáng)，性能價(jià)格比較高等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和智能化儀器，儀表等領(lǐng)域。此頻率計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心，具有性能優(yōu)良，精度高，可靠性好等特點(diǎn)。以AT89S52單片機(jī)為控制器件的頻率測量方法，并用C語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用單片機(jī)智能控制，結(jié)合外圍電子電路。最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)頻率計(jì)的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種測試場所。在基礎(chǔ)理論和專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)上，通過對(duì)數(shù)字

4、頻率計(jì)的設(shè)計(jì)，用十進(jìn)制數(shù)字來顯示被測信號(hào)頻率的測量裝置。以精確迅速的特點(diǎn)測量信號(hào)頻率，在本設(shè)計(jì)在實(shí)踐理論上鍛煉提高了自己的綜合運(yùn)用知識(shí)水平，為以后的開發(fā)與科研工作打下基礎(chǔ)。1系統(tǒng)概述1.1數(shù)字頻率計(jì)概述數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號(hào)頻率的數(shù)字測量儀器。它的基本功能是測量正弦信號(hào)，方波信號(hào)與其他各種單位時(shí)間變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計(jì)。 本數(shù)字頻率計(jì)將采用定時(shí)、計(jì)數(shù)的方法測量頻率，采用一個(gè)1602A LCD顯示器動(dòng)態(tài)顯示6

5、位數(shù)。測量圍從0Hz65535Hz(此測量圍為計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)展，在1.3小節(jié)方案選擇有介紹如何擴(kuò)展)的正弦波、方波、三角波。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量功能。1.2 基本設(shè)計(jì)原理基本設(shè)計(jì)原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號(hào)頻率的一種測量裝置。它以測量頻率的方法直接對(duì)正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動(dòng)的測量。所謂“頻率”，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間（1s）變化的次數(shù)。若在一定時(shí)間間隔T測得這個(gè)周期性信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)N，則其頻率可表示為f=N/T。其中脈沖形成電路的作用是將被測信號(hào)變成脈沖信號(hào)，其重復(fù)頻率等于被測頻率f。利用單片機(jī)的部定時(shí)器作為定時(shí)時(shí)間周期，若其周期為1s，則輸入的脈

6、沖信號(hào)持續(xù)計(jì)數(shù)時(shí)間亦準(zhǔn)確地等于1s，所計(jì)數(shù)的脈沖個(gè)數(shù)即為被測信號(hào)的頻率。11.3 方案選擇用單片機(jī)設(shè)計(jì)頻率計(jì)通常采用兩種辦法，第一種方法是使用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器對(duì)輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；第二種方法是單片機(jī)外部使用計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值再由單片機(jī)讀取。第一種方法的好處是設(shè)計(jì)出的頻率計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序編寫簡單，成本低廉，不需要外部計(jì)數(shù)器，直接利用所給的單片機(jī)最小系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)。這種方法的缺陷是受限于單片機(jī)計(jì)數(shù)的晶振頻率，輸入的時(shí)鐘頻率通常是單片機(jī)晶振頻率的幾分之一甚至是幾十分之一，在本次設(shè)計(jì)使用的98C51單片機(jī)，由于檢測一個(gè)由“1”到“0”的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，前一個(gè)機(jī)器周期測出“1”，后一

7、個(gè)周期測出“0”。故輸入時(shí)鐘信號(hào)的最高頻率不得超過單片機(jī)晶振頻率的二十四分之一。第二種方法的好處是輸入的時(shí)鐘信號(hào)頻率可以不受單片機(jī)晶振頻率的限制，可以對(duì)相對(duì)較高頻率進(jìn)行測量，但缺點(diǎn)是成本比第一種方法高，設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序也比較復(fù)雜。2由于成本有限，本次設(shè)計(jì)中采用第一種方法，因此輸入的時(shí)鐘信號(hào)最高頻率不得高于11.0592MHz/24=460.8KHz。對(duì)外部脈沖的占空比無特殊要求。根據(jù)頻率檢測的原理，很容易想到利用51單片機(jī)的T0、T1兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)用來定時(shí)，另一個(gè)用來計(jì)數(shù)，兩者均應(yīng)該工作在中斷方式，一個(gè)中斷用于1s時(shí)間的中斷處理，一個(gè)中斷用于對(duì)頻率脈沖的計(jì)數(shù)溢出處理，(對(duì)另一個(gè)

8、計(jì)數(shù)單元加一)，此方法可以彌補(bǔ)計(jì)數(shù)器最多只能計(jì)數(shù)65536的不足。將計(jì)數(shù)中斷彌補(bǔ)計(jì)數(shù)器最高計(jì)數(shù)65536的不足作為本設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，故本設(shè)計(jì)最終選擇采用第一種方法并且只使用計(jì)數(shù)器的最多計(jì)數(shù)65536。2數(shù)字頻率計(jì)（低頻）的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件的構(gòu)成本頻率計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機(jī)AT89S52，由它完成對(duì)待測信號(hào)頻率的計(jì)數(shù)、計(jì)數(shù)處理、結(jié)果顯示等功能，外部還要有信號(hào)處理、LCD顯示器等器件。具體可分為以下幾個(gè)模塊：放大整形模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、LCD顯示模塊。各模塊關(guān)系圖如圖2所示：3LCD顯示基于51單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)日期：2008-01-11來源：東哥單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)( picavr )

9、 佚名字體： HYPERLINK javascript:ContentSize(16)大 HYPERLINK javascript:ContentSize(0)中 HYPERLINK javascript:ContentSize(12)小 題 目： 基于51單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì) 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（專升本） 班 級(jí)： 056計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 姓 名： 蔡永 學(xué)號(hào)： 05191131 指導(dǎo)老師： 余水寶 成 績： ( 2006.6 ) 目 錄 第1節(jié) 引言 21.1 數(shù)字頻率計(jì)概述21.2 頻率測量儀的設(shè)計(jì)思路與頻率的計(jì)算21.3 基本設(shè)計(jì)原理3第2節(jié) 數(shù)字頻率計(jì)（低頻）的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4

10、2.1系統(tǒng)硬件的構(gòu)成42.2系統(tǒng)工作原理圖42.3AT89C51單片機(jī)與其引腳說明 52.4信號(hào)調(diào)理與放大整形模塊72.5時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路72.6顯示模塊8第3節(jié) 軟件設(shè)計(jì)123.1 定時(shí)計(jì)數(shù) 123.2 量程轉(zhuǎn)換 123.3 BCD轉(zhuǎn)換123.4 LCD顯示12第4節(jié) 結(jié)束語 13參考文獻(xiàn) 14附錄 匯編源程序代碼15 基于51單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)數(shù)理與信息工程學(xué)院 計(jì)算機(jī)專升本 056班 蔡永指導(dǎo)老師 余水寶 第1節(jié) 引言本應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是通過在“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)，以與查閱資料，培養(yǎng)一種自學(xué)的能力。并且引導(dǎo)一種創(chuàng)新的思維，把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到日常生活當(dāng)中。在設(shè)計(jì)的過程中，

11、不斷的學(xué)習(xí)，思考和同學(xué)間的相互討論，運(yùn)用科學(xué)的分析問題的方法解決遇到的困難，掌握單片機(jī)系統(tǒng)一般的開發(fā)流程，學(xué)會(huì)對(duì)常見問題的處理方法，積累設(shè)計(jì)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮教學(xué)與實(shí)踐的結(jié)合。全能提高個(gè)人系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力，開拓了思維，為今后能在相應(yīng)工作崗位上的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1.1數(shù)字頻率計(jì)概述數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號(hào)頻率的數(shù)字測量儀器。它的基本功能是測量正弦信號(hào)，方波信號(hào)與其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率

12、計(jì)。 本數(shù)字頻率計(jì)將采用定時(shí)、計(jì)數(shù)的方法測量頻率，采用一個(gè)1602A LCD顯示器動(dòng)態(tài)顯示6位數(shù)。測量范圍從1Hz10kHz的正弦波、方波、三角波，時(shí)基寬度為1us,10us,100us,1ms。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量功能?；驹O(shè)計(jì)原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號(hào)頻率的一種測量裝置。它以測量周期的方法對(duì)正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動(dòng)的測量。1.2頻率測量儀的設(shè)計(jì)思路與頻率的計(jì)算 1.2頻率測量儀的設(shè)計(jì)思路與頻率的計(jì)算頻率測量儀的設(shè)計(jì)思路主要是：對(duì)信號(hào)分頻，測量一個(gè)或幾個(gè)被測量信號(hào)周期中已知標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)的周期個(gè)數(shù)，進(jìn)而測量出該信號(hào)頻率的大小，其原理如右圖1所示。若被測量信號(hào)的周期為，分頻數(shù)m

13、1，分頻后信號(hào)的周期為T，則：T=m1Tx 。由圖可知： T=NTo （注：To為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的周期，所以T為分頻后信號(hào)的周期，則可以算出被測量信號(hào)的頻率f。）由于單片機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率比較穩(wěn)定，而是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率的誤差，通常情況下很?。欢到y(tǒng)的量化誤差小于1，所以由式T=NTo可知，頻率測量的誤差主要取決于N值的大小，N值越大，誤差越小，測量的精度越高。 1.3 基本設(shè)計(jì)原理 基本設(shè)計(jì)原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號(hào)頻率的一種測量裝置。它以測量周期的方法對(duì)正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動(dòng)的測量。所謂“頻率”，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間（1s）內(nèi)變化的次數(shù)。若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測得這個(gè)周期性信號(hào)

14、的重復(fù)變化次數(shù)N，則其頻率可表示為f=N/T。其中脈沖形成電路的作用是將被測信號(hào)變成脈沖信號(hào)，其重復(fù)頻率等于被測頻率fx。時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間脈沖信號(hào)，若其周期為1s，則門控電路的輸出信號(hào)持續(xù)時(shí)間亦準(zhǔn)確地等于1s。閘門電路由標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)進(jìn)行控制，當(dāng)秒信號(hào)來到時(shí)，閘門開通，被測脈沖信號(hào)通過閘門送到計(jì)數(shù)譯碼顯示電路。秒信號(hào)結(jié)束時(shí)閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖數(shù)N是在1秒時(shí)間內(nèi)的累計(jì)數(shù)，所以被測頻率fx=NHz。 第2節(jié)數(shù)字頻率計(jì)（低頻）的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)硬件的構(gòu)成 本頻率計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機(jī)AT89C51，由它完成對(duì)待測信號(hào)頻率的計(jì)數(shù)和結(jié)果顯示等功

15、能，外部還要有分頻器、顯示器等器件?？煞譃橐韵聨讉€(gè)模塊：放大整形模塊、秒脈沖產(chǎn)生模塊、換檔模擬轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、LCD顯示模塊。各模塊關(guān)系圖如圖2所示： 2.2 系統(tǒng)工作原理圖 該系統(tǒng)工作的總原理圖如圖3所示： 圖3 數(shù)字頻率計(jì)系統(tǒng)工作原理圖2.3 AT89C51單片機(jī)與其引腳說明89C51是一種高性能低功耗的采用CMOS工藝制造的8位微控制器，它提供下列標(biāo)準(zhǔn)特征：4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM,32條I/O線，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器, 一個(gè)5中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口, 片上震蕩器和時(shí)鐘電路。引腳說明：VCC：電源電壓GND:地P0口：P0口是一組8位漏極開

16、路型雙向I/O口，作為輸出口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)0端口寫入1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。當(dāng)P0口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。在EPROM編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。P1口：P1口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1口的輸出緩沖能接受或輸出4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)P1口寫1時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（IIL

17、）。P2口：P2是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P2口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P2口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。P2口在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如MOVX DPTR）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下，P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX R1）,P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。當(dāng)EPROM編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口同時(shí)接收高8位地址和一些控制信號(hào)。P3口：P3是一帶有

18、內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P3口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P3口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。P3口同時(shí)具有AT89C51的多種特殊功能，具體如下表1所示:端口引腳第二功能P3.0RXD (串行輸入口)P3.1TXD（串行輸出口）P3.2 (外部中斷0)P3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時(shí)器0）P3.5T1（定時(shí)器1）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通）表1 P3口的第二功能 RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩

19、個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/ :當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低8位字節(jié)。當(dāng)在Flash編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出（ ）。一般情況下，ALE是以晶振頻率的1/6輸出，可以用作外部時(shí)鐘或定時(shí)目的。但也要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。 ：程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期 兩次有效，除了當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 將跳過兩個(gè)信號(hào)。 /VPP:外部訪問允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從0000H到FFFH單元的指令， 必須同GND相連接。需要主要的是，如果加

20、密位1被編程，復(fù)位時(shí)EA端會(huì)自動(dòng)內(nèi)部鎖存。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)， 應(yīng)該接到VCC端。XTAL1：振蕩器反相放大器以與內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。在本次設(shè)計(jì)中，采用89C51作為CPU處理器，充分利用其硬件資源，結(jié)合D觸發(fā)器CD4013，分頻器CD4060，模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)CD4051，計(jì)數(shù)器74LS90等數(shù)字處理芯片，主要控制兩大硬件模塊，量程切換以與顯示模塊。下面還將詳細(xì)說明。2.4 信號(hào)調(diào)理與放大整形模塊 放大整形系統(tǒng)包括衰減器、跟隨器、放大器、施密特觸發(fā)器。它將正弦輸入信號(hào)Vx整形成同頻率方波Vo,幅值過大的被測信號(hào)經(jīng)過分壓器分壓送入后級(jí)放大器，以避免波形失真

21、。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的射級(jí)跟隨器起阻抗變換作用，使輸入阻抗提高。同相輸入的運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為（R1+R2）/R1，改變R1的大小可以改變放大倍數(shù)。系統(tǒng)的整形電路由施密特觸發(fā)器組成，整形后的方波送到閘門以便計(jì)數(shù)。由于輸入的信號(hào)幅度是不確定、可能很大也有可能很小，這樣對(duì)于輸入信號(hào)的測量就不方便了，過大可能會(huì)把器件燒毀，過小可能器件檢測不到，所以在設(shè)計(jì)中采用了這個(gè)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)輸入的波形進(jìn)行阻抗變換、放大限幅和整形，信號(hào)調(diào)理部分電路具體實(shí)現(xiàn)電路原理圖和參數(shù)如下圖4所示： 2.5 時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路：CD4013雙上升沿D觸發(fā)器 ，引腳與功能見如下圖5：CD4013 由兩個(gè)一樣的、相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)

22、器構(gòu)成。每個(gè)觸發(fā)器有獨(dú)立的數(shù)據(jù)置位復(fù)位時(shí)鐘輸入和 Q與Q非輸出。此器件可用作移位寄存器，且通過將Q非輸出連接到數(shù)據(jù)輸入，可用作計(jì)數(shù)器和觸發(fā)器。在時(shí)鐘上升沿觸發(fā)時(shí)，加在D 輸入端的邏輯電平傳送到Q輸出端。置位和復(fù)位或復(fù)位線上的高電平完成。 圖5 CD4013芯片引腳用功能圖 CD406014位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器，引腳與功能見如下圖6： CD4060 由一震蕩器和14極二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器位組成，震蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或晶振電路。CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零且振蕩器使用無效，所有的計(jì)數(shù)器位均為主從觸發(fā)器 CP1非（和 CP0）的下降沿計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)，在時(shí)鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對(duì)時(shí)鐘上升和下降時(shí)

23、間無限制。 時(shí)基信號(hào)的產(chǎn)生原理：本電路采用32768HZ晶體震蕩器，利用CD4060芯片經(jīng)過14級(jí)分頻得到2HZ的信號(hào)（32768/214），在經(jīng)過CD4013雙D觸發(fā)器經(jīng)過二分頻得到0.5HZ的方波，即輸出秒脈沖信號(hào)使單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 圖七 秒脈沖產(chǎn)生電路原理圖 2.6 顯示模塊1602基本技術(shù)：1）、主要功能A、 40通道點(diǎn)陣LCD 驅(qū)動(dòng);B、 可選擇當(dāng)作行驅(qū)動(dòng)或列驅(qū)動(dòng);C、 輸入/輸出信號(hào):輸出,能產(chǎn)生202個(gè)LCD驅(qū)動(dòng)波形;輸入,接受控制器送出的串行數(shù)據(jù)和控制信號(hào),偏壓(V1V6);D、 通過單片機(jī)控制將所測的頻率信號(hào)讀數(shù)顯示出來。 2）、技術(shù)參數(shù) 2.1）極限參數(shù)表名 稱符 號(hào)標(biāo) 準(zhǔn)

24、 值單 位MINTYPEMAX電路電源VDD - VSS-0.3 7.0VLCD驅(qū)動(dòng)電壓VDD - VEEVDD - 13.5 VDD + 0.3V輸入電壓VIN-0.3 VDD + 0.3V靜電電壓 -100V工作溫度 -20 +70C儲(chǔ)存溫度 -30 +80C 2.2） 電參數(shù)表名 稱符 號(hào)測 試 條 件標(biāo) 準(zhǔn) 值單位MINTYPEMAX輸入高電平VIH-2.2 VDDV輸入低電平VIL-0.3 0.6V輸出高電平VOHIOH = 0.2mA2.4 -V輸出低電平VOLIOL = 1.2mA- 0.4V工作電流IDDVDD = 5.0V 2.0 mA 液晶驅(qū)動(dòng)電壓 VDD- VEETa =

25、 0C 4.9 VTa = 25C 4.7 Ta = 50C 4.5 3）、時(shí)序特性表項(xiàng) 目符 號(hào)測試條件標(biāo) 準(zhǔn) 值單位MINTYPEMAX允許時(shí)間周期TCYCE 5.1a 5.1b1000 ns允許脈沖寬度,高電平PWEH450-ns允許上升和下降時(shí)間tEr tEf-25ns地址建立時(shí)間tAS140-ns數(shù)據(jù)延遲時(shí)間tDDR-320ns數(shù)據(jù)建立時(shí)間tDSW195-ns數(shù)據(jù)保持時(shí)間tH10-nsDATA HOLD TIMEtDHR20-ns地址保持時(shí)間tAH10-ns 4）、引腳和指令功能4.1）模塊引腳功能表引 線 號(hào)符 號(hào)名 稱功 能1Vss接地0V2VDD電路電源5V10%3VEE液晶驅(qū)

26、動(dòng)電壓保證VDD-VEE=4.55V電壓差4RS寄存器選擇信號(hào)H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器5R/W讀/寫信號(hào)H:讀 L:寫6E片選信號(hào)下降沿觸發(fā),鎖存數(shù)據(jù)7|14DB0|DB7 數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù)傳輸 4.2）寄存器選擇功能表RSR/W操 作00指令寄存器(IR)寫入01忙標(biāo)志和地址計(jì)數(shù)器讀出10數(shù)據(jù)寄存器(DR)寫入11數(shù)據(jù)寄存器讀出（注:忙標(biāo)志為1時(shí),表明正在進(jìn)行內(nèi)部操作,此時(shí)不能輸入指令或數(shù)據(jù),要等內(nèi)部操作結(jié)束,即忙標(biāo)志為0時(shí)。）4.3） 指令功能 格式:RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0共11種指令:清除,返回,輸入方式設(shè)置,顯示開關(guān),控制,移位,

27、功能設(shè)置,CGRAM地址設(shè)置,DDRAM地址設(shè)置,讀忙標(biāo)志,寫數(shù)據(jù)到CG/DDRAM,讀數(shù)據(jù)由CG/DDRAM。 5）、顯示位與DD RAM 地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系 顯 示 位 序 號(hào)1 2 3 4 5 40 DD RAM 地 址(HEX)第 一 行00 01 02 03 04 . 27第 二 行40 41 42 43 44 . 67 6）、初始化方法用戶所編的顯示程序,開始必須進(jìn)行初始化,否則模塊無法正常顯示,下面介紹兩種初始化方法;6.1利用內(nèi)部復(fù)位電路進(jìn)行初始化下面指令是在初始化過程中執(zhí)行的。(1) 清屏(DISPLAY CLEAR);(2) 功能設(shè)置(FUNCTION SET);DL = 1:

28、 8Bit 接口數(shù)據(jù);N = 0: 1行顯示; F = 0:57dot字形;(3) 顯示開/關(guān)控制(DISPLAY ON/OFF CONTROL)D = 0: 顯示關(guān); C = 0: 光標(biāo)關(guān); B = 0: 消隱關(guān)(4) 輸入方式設(shè)置(ENTRY MODE SET )I/D = 1:(增量): S = 0: 無移位: 6.2） 軟件復(fù)位 如果電路電源不能滿足復(fù)位電路的要求的話,那么初始化就要用軟件來實(shí)現(xiàn),過程如下: 八位接口初始化流程圖 電 源 開 VDD 上升到4.5V后等待15 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 等待4.1

29、ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 等待100us RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 N F 檢查忙標(biāo)志或延時(shí)40us RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 1 0 檢查忙標(biāo)志或延時(shí)40us RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0

30、0 0 0 1 檢查忙標(biāo)志或延時(shí)40 us RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 檢查忙標(biāo)志或延時(shí)1.64 初 始 化 結(jié) 束檢查忙標(biāo)志或延時(shí)40 第3節(jié) 軟件設(shè)計(jì) 主要能過編寫軟件來控制硬件完成以下各模塊的功能：3.1定時(shí)讀數(shù)3.2量程轉(zhuǎn)換3.3 BCD轉(zhuǎn)換3.4LCD顯示的功能單片機(jī)當(dāng)C/T=1時(shí)為計(jì)數(shù)方式，多路開關(guān)與定時(shí)器的外部引腳連通，外部計(jì)數(shù)脈沖由引腳輸入。當(dāng)外部信號(hào)由1至0跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器加1，此時(shí)T0成為外部事件的計(jì)數(shù)器。由于確認(rèn)一次由1至0的跳變要用24個(gè)振蕩器周期，所以計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率為單片機(jī)內(nèi)

31、部計(jì)數(shù)器頻率的1/24。當(dāng)CT=0時(shí)為定時(shí)方式，對(duì)單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器進(jìn)行m2分頻后，計(jì)數(shù)器的實(shí)際計(jì)數(shù)頻率為單片機(jī)內(nèi)部頻率凡的1/m2，當(dāng)GATE=0時(shí)，反相器輸出為1，或門輸出為1，打開與門，使定時(shí)器的啟動(dòng)僅受TRO端信號(hào)電平的控制。在此種情況下，INT0引腳的電平變化對(duì)或門不起作用。TRO=1時(shí)接通控制開關(guān)，計(jì)數(shù)脈沖加到計(jì)數(shù)器上，每來一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器加1，只有當(dāng)TRO=0時(shí)，控制開關(guān)斷開，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。當(dāng)GATA=0時(shí)，若TRO=1，或門、與門全部打開，外部信號(hào)電平通過INTO引腳直接控制定時(shí)器的啟動(dòng)和關(guān)閉。輸人高電平時(shí)允許計(jì)數(shù)，否則停止計(jì)數(shù)。根據(jù)定時(shí)器的結(jié)構(gòu)原理，若我們將GATE位、T

32、R0均設(shè)為1，INT0端輸人被測頻率信號(hào)，當(dāng)被測信號(hào)的高電平到來時(shí)，開始計(jì)數(shù)；當(dāng)被測信號(hào)的低電平到來時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，此時(shí)TL0、TH0的數(shù)據(jù)就是相應(yīng)的N值。 結(jié) 束 語 數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，會(huì)被經(jīng)常使用到。通過本次課程的設(shè)計(jì)，不但加深我對(duì)在課程上所學(xué)到的單片機(jī)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，重新讓自己認(rèn)識(shí)到了這門學(xué)科的在應(yīng)用方面的廣闊前景，并且通過知識(shí)與應(yīng)用于實(shí)踐的結(jié)合更加豐富了自己的知識(shí)。擴(kuò)展了知識(shí)面，不但掌握了本專業(yè)的相關(guān)知識(shí)，而且對(duì)其他專業(yè)的知

33、識(shí)也有所了解，而且較系統(tǒng)的掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，因而自身的綜合素質(zhì)有了全面的提高。經(jīng)過這次一個(gè)較完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制作過程，對(duì)于認(rèn)識(shí)到自己在知識(shí)方面存在的不足，明確今后的學(xué)習(xí)方向是非常有益的，為將來的的就業(yè)提前打了下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中，得到了我的指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)與幫助，還有其他老師和同學(xué)的大力支持和協(xié)助，在此一并表示衷心的感謝。 參考文獻(xiàn)1李光飛 ，樓苗然主編.51系列單片機(jī).：航空航天大學(xué)，20032黃正瑾編著.CPLD系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)入門與應(yīng)用. : 電子工業(yè), 20023謝自美編著.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試.華中理工大學(xué),20024陳永甫編著.電子電路智能化設(shè)計(jì).實(shí)例與應(yīng)用.：電子

34、工業(yè)出版,2002.85康華光主編.電子技術(shù) 基礎(chǔ)(第四版).：高等教育，1999附錄 匯編源程序代碼 RS BIT P2.0 ;P3.4腳接RS端 RW BIT P2.1 ;P3.5腳接R_W端 E BIT P2.2 ;P3.3腳接E端 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 002BH LJMP IT1MAIN: MOV P0,#01H ;清除屏幕 ACALL ENABLE MOV P0,#01H ;清除屏幕 ACALL ENABLE MOV P0,#01H ;清除屏幕 ACALL ENABLE MOV P0,#38H ;8位點(diǎn)陣方式 ACALL ENABLE MOV P0,#0c

35、H ;開顯示 ACALL ENABLE MOV P0,#06H ;移動(dòng)光標(biāo) ACALL ENABLE MOV P0,#80H ;顯示位置 ACALL ENABLE mov p0,#80h ;第一行的位置 call enable mov dptr,#date call write3 mov p0,#0c0h ;第二行的位置 call enable MOV SP,#7FH CLR CY mov r6,#00 mov r2,#00 MOV R3,#00 MOV TMOD,#15H MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H mov th1,#high(65536-50000) mov tl1

36、,#low(65536-50000) ;setb ET1cha1: SETB TR1 ;LCALL XIANSHI SETB TR0 mov 27h,#00h CLR C MOV C,P1.6 MOV 27H.0,C CLR C MOV C,P1.7 MOV 27H.1,C mov a,27h ANL A,#03H MOV 17H,ACHA: C TF1,JINWEI ;益處進(jìn)位 JMP CHAJINWEI:CLR TR1 mov th1,#high(65536-50000) mov tl1,#low(65536-50000) SETB TR1 INC R3 MOV A,R3 ;JNB P3.

37、2,$ CJNE A,#20,CHA CLR TR0 CLR TR1 MOV R3,#00 MOV R2,TH0 MOV R6,TL0 lcall zhuan LCALL write1 MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H jmp cha1ZHUAN:MOV A,R2CLR CMOV 20H,#00HMOV 21H,#00HMOV 22H,#00HMOV 24H,#00HMOV 25H,#00HMOV R3,#10HNEXT: RLC AMOV R2,AMOV A,20HADDC A,20HDA AMOV 20H,AMOV A,21HADDC A,21HDA AMOV 21H,A

38、MOV A,22HADDC A,22HDA AMOV 22H,AMOV A,R2DJNZ R3,NEXTMOV A,R6clr cMOV R3,#08HNEXT1: RLC AMOV R6,AMOV A,24HADDC A,24HDA AMOV 24H,AMOV A,25HADDC A,25HDA AMOV 25H,Amov a,r6DJNZ R3,NEXT1clr cmov a,24haddc a,20hda amov 20h,amov a,25haddc a,21hda amov 21h,amov a,22haddc a,#00hda amov 22h,amov a,22hanl a,#0

39、fhmov 31h,amov a,22hanl a,#0f0hswap amov 30h,amov a,21hanl a,#0f0hswap amov 32h,amov a,21hanl a,#0fhmov 33h,amov a,20hanl a,#0f0hswap amov 34h,amov a,20hanl a,#0fhmov 35h,aret;*;LCD顯示;* ENABLE: CLR RS CLR RW CLR E ACALL DELAY SETB E RET write1: ;寫數(shù)據(jù) MOV 10H,#00H MOV 11H,#00H MOV 12H,#00H MOV 13H,#00

40、H MOV 14H,#00H MOV 15H,#00H MOV 16H,#00H mov p0,#0ch call enable mov p0,#0c0h ;第二行的位置 call enable MOV A,17H XRL A,#02H JNZ XIAN1 MOV 40H,#00H MOV 41H,#00H MOV 42H,#00H MOV 43H,30H MOV 44H,31H MOV 45H,32H JMP XIAN XIAN1:MOV A,17H XRL A,#01H JNZ XIAN2 MOV 40H,#00H MOV 41H,#00H MOV 42H,30H MOV 43H,31H

41、MOV 44H,32H MOV 45H,33H JMP XIAN XIAN2:MOV A,17H XRL A,#00H JNZ XIAN3 MOV 40H,#00H MOV 41H,30H MOV 42H,31H MOV 43H,32H MOV 44H,33H MOV 45H,34H JMP XIAN XIAN3:MOV A,17H XRL A,#03H JNZ XIAN MOV 40H,30H MOV 41H,31H MOV 42H,32H MOV 43H,33H MOV 44H,34H MOV 45H,35H XIAN:mov r0,#40h mov a, r0 JZ L20 MOV 10

42、H,#0FFH MOV 15H,#0FFH mov dptr,#date1 movc a,a+dptr call write2 L20:INC R0 MOV A, 10H CJNE A, #00H,PP mov a, r0 JZ L21 PP: MOV 11H,#0FFH MOV 15H,#0FFH mov a, r0 mov dptr,#date1 movc a,a+dptr call write2 L21:INC R0 MOV A, 11H CJNE A, #00H,PP2 mov a, r0 JZ L22 PP2: MOV 12H,#0FFH MOV 15H,#0FFH mov a, r

43、0 mov dptr,#date1 movc a,a+dptr call write2 MOV A, 15H CJNE A,#0FFH,L22 MOV A,#00H mov dptr,#XIAOSHUDIAN movc a,a+dptr call write2 L22: INC R0 MOV A, 12H CJNE A, #00H,PP3 mov a, r0 JZ L23 PP3: MOV 13H,#0FFH mov a, r0 mov dptr,#date1 movc a,a+dptr call write2 L23:INC R0 MOV A, 13H CJNE A, #00H,PP4 mo

44、v a, r0 JZ L24 PP4: MOV 14H,#0FFH mov a, r0 mov dptr,#date1 movc a,a+dptr call write2 L24:INC R0 mov a, r0 mov dptr,#date1 movc a,a+dptr call write2 MOV A,15H CJNE A, #00H,KHZ MOV A,#00H MOV dptr,#DANWEI1 JMP QUSHU KHZ:MOV dptr,#DANWEI2 QUSHU:movc a,a+dptr call write3 mov r5,#4 l3:mov a,#20h call wr

45、ite2 djnz r5,l3 ret write2: mov p0, a setb rs CLR rw clr e call delay setb e ret write3: mov r1,#00h ;寫數(shù)據(jù) a2: mov a, r1 movc a, a+dptr call write2 inc r1 cjne a,#00h,a2 ret delay: mov r7, #255 d1: mov r6, #255 d2: djnz r6, d2 djnz r7, d1 ret date: db the frequency is,00h date1: db 30h,31h,32h,33h,34

46、h,35h,36h,37h,38h,39h DANWEI1: DB HZ ,00h DANWEI2: DB KHZ ,00h XIAOSHUDIAN: DB .,00h單片機(jī)被測信號(hào)放大整形脈沖信號(hào)圖2 系統(tǒng)工作原理圖2.2 AT89S52單片機(jī)與其引腳說明AT89S52是一種高性能低功耗的采用CMOS工藝制造的8位微控制器，它提供下列標(biāo)準(zhǔn)特征：4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM,32條I/O線，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器, 一個(gè)5中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口, 片上震蕩器和時(shí)鐘電路引腳說明：VCC：電源電壓GND:地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，作為輸出

47、口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)0端口寫入1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。當(dāng)P0口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。在這種模式下，P0口具有部上拉電阻。在EPROM編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。P1口：P1口是一帶有部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1口的輸出緩沖能接受或輸出4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)P1口寫1時(shí)，它們被部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P1口因?yàn)椴看嬖谏侠娮?，所以?dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（IIL）。P2口：P2是一帶有部上拉電阻

48、的8位雙向的I/O端口。P2口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P2口寫1時(shí)，通過部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)椴看嬖谏侠娮?，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。P2口在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如MOVX DPTR）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下，P2口使用強(qiáng)大的部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX R1）,P2口輸出特殊功能寄存器的容。當(dāng)EPROM編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口同時(shí)接收高8位地址和一些控制信號(hào)。P3口：P3是一帶有部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P3口的輸

49、出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P3口寫1時(shí)，通過部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)椴看嬖谏侠娮?，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。P3口同時(shí)具有多種特殊功能，具體如下表1所示:端口引腳第二功能P3.0RXD (串行輸入口)P3.1TXD（串行輸出口）P3.2 (外部中斷0)P3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時(shí)器0）P3.5T1（定時(shí)器1）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通） 表1 P3口的第二功能RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/ :當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，

50、地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低8位字節(jié)。當(dāng)在Flash編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出。一般情況下，ALE是以晶振頻率的1/6輸出，可以用作外部時(shí)鐘或定時(shí)目的。但也要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。 ：程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期 兩次有效，除了當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 將跳過兩個(gè)信號(hào)。 /VPP:外部訪問允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從0000H到FFFH單元的指令， 必須同GND相連接。需要主要的是，如果加密位1被編程，復(fù)位時(shí)EA端會(huì)自動(dòng)部鎖存。當(dāng)執(zhí)行部編程指令時(shí)， 應(yīng)該接到V

51、CC端。XTAL1：振蕩器反相放大器以與部時(shí)鐘電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。2.3 信號(hào)調(diào)理與放大整形模塊2.3.1 工作原理放大整形系統(tǒng)包括衰減器、跟隨器、放大器、施密特觸發(fā)器。它將正弦輸入信號(hào)Vx整形成同頻率方波Vo,幅值過大的被測信號(hào)經(jīng)過分壓器分壓送入后級(jí)放大器，以避免波形失真。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的射級(jí)跟隨器起阻抗變換作用，使輸入阻抗提高。同相輸入的運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為（R3+R4）/R3，改變R3的大小可以改變放大倍數(shù)。系統(tǒng)的整形電路由施密特觸發(fā)器組成，整形后的方波送至單片機(jī)以便計(jì)數(shù)。由于輸入的信號(hào)幅度是不確定、可能很大也有可能很小，這樣對(duì)于輸入信號(hào)的測量就不方便

52、了，過大可能會(huì)把器件燒毀，過小可能器件檢測不到，所以在設(shè)計(jì)中采用了這個(gè)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)輸入的波形進(jìn)行阻抗變換、放大限幅和整形，信號(hào)調(diào)理部分電路具體實(shí)現(xiàn)電路原理圖和參數(shù)如下圖3所示：4 圖3 信號(hào)處理圖中D1D4為肖特基二極管（DIODE），本設(shè)計(jì)中選用IN4148。D5為穩(wěn)壓二極管，本設(shè)計(jì)選用的穩(wěn)壓二極管IN4625,其中R1、R2、R5、R6為10K，R4為150K，R3為500K的電位器。52.3.2 信號(hào)放大仿真 下圖為當(dāng)R3=50K時(shí)輸入信號(hào)頻率為100Hz，幅度為1V在輸入端和R1左端測得的信號(hào)仿真圖，由運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為（R3+R4）/R3可得到放大后的頻率不變，幅度放大了四倍。

53、 圖4 信號(hào)放大仿真2.3.3 信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波后的仿真圖下圖為當(dāng)R3=50K時(shí)輸入信號(hào)頻率為100Hz，幅度為1V在輸出端測得的仿真波形圖，頻率不變，幅度為5V。 圖5 轉(zhuǎn)換方波2.3.4 LF353雙運(yùn)算放大器簡介 集成電路運(yùn)算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多級(jí)直接耦合放大電路，它的類型很多，電路也不一樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處，圖6表示集成運(yùn)放的部電路組成原理框圖。圖中輸入級(jí)一般是由BJT、JFET或MOSFET組成的差分式放大電路，利用它的對(duì)稱性可以提高整個(gè)電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個(gè)輸入端構(gòu)成整個(gè)電路的反相輸入端和同相輸入端7。電壓放大級(jí)一般由電壓跟隨器或互

54、補(bǔ)電壓跟隨器所組成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。偏置電路是為各級(jí)提供合適的工作電流。此外還有一些輔助環(huán)節(jié)，如電平移動(dòng)電路、過載保護(hù)電路以與高頻補(bǔ)償環(huán)節(jié)等。 + 差分 電壓放大級(jí) 輸出級(jí) Vid - 輸入級(jí) 偏置電流 圖6集成電路運(yùn)算放大器部組成原理框圖 運(yùn)算放大器分為通用型和專用型集成電路運(yùn)算放大器，741型集成運(yùn)算放大器即為通用型，其電路主要包括偏置電路（24個(gè)BJT、10個(gè)電阻和一個(gè)電容組成）、輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)四個(gè)部分，整個(gè)電路要求當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)輸出也為零。放大器主要參數(shù)的設(shè)置不管是哪種類型都極其重要，直接影響到電路的實(shí)際功能。 集成電路運(yùn)算放大器在近幾年得到迅速發(fā)展，除了具有

55、高電壓增益的通用型外，還具有性能更優(yōu)良和具有特殊功能的集成運(yùn)放，可分為高輸入阻抗、低漂移、高精度、帶寬、低功耗、高壓、大功率和程控型等專用型集成運(yùn)算放大。 題中用到的LF353放大器屬于用型集成運(yùn)算放大，該運(yùn)算放大器部有偏移電壓和FET輸入裝置（雙向場效應(yīng)管），有較大的反向擊穿電壓，因此，當(dāng)大差動(dòng)輸入電壓時(shí)，可以很容易容納增加的輸入電流。圖7 典型接法圖8部結(jié)構(gòu)顯示模塊2.4.11602ALCD與單片機(jī)的接法 單片機(jī)與1602ALCD的連接如圖9所示圖9 單片機(jī)與LCD接法1602ALCD采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，本設(shè)計(jì)具體接法如下：第1腳：VSS為地電源（圖中未畫出）。第2腳：VDD接5V正電源

56、（圖中未畫出）。第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，本設(shè)計(jì)使用時(shí)通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整其對(duì)比度（圖中未畫出）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第1516腳：空腳（圖中

57、未畫出）。由于AT89S52單片機(jī)的P0口部沒有上拉電阻故在單片機(jī)與1602ALCD之間需加上上拉電阻（圖中未標(biāo)出），本設(shè)計(jì)中選用4.7K的電阻。2.4.2 1602ALCD基本技術(shù)：1602液晶模塊部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A” 1602液晶模塊部的控制器共有11條控制指令，如下表所示， 它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的

58、操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平） 指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平

59、時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫數(shù)據(jù) 指令11：讀數(shù)據(jù) 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，下表是DM-162的部顯示地址. 比如第二行第一個(gè)字符的地址是40H，

60、那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H) 3 軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)工作流程圖系統(tǒng)工作流程如圖10 圖10系統(tǒng)工作流程圖3.1.1 T0的1s定時(shí)本次設(shè)計(jì)選用定時(shí)器T0完成定時(shí)功能，選用方式1時(shí)最多也只能定時(shí)顯然不能滿足定時(shí)1 S的要求，可以用下面這種方法解決：采用T0定時(shí)50 ，連續(xù)循環(huán)定時(shí)20次即可完成1 定時(shí)，用一個(gè)計(jì)數(shù)單元存放循環(huán)的次數(shù)，每一次循環(huán)單元自加1，當(dāng)加到20次時(shí)則1S 定時(shí)到時(shí)。其程序