基于單片機的數字頻率計的設計與制作(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 0 x x x x x x x 0 0 0 0 1 0 x x d0 d1 d2 d3 d0 d1 d2 d3 1 1 1 1 x x x x 計數 1 1 0 x x x x x 保持 1 1 x 0 x x x x x 保持 推薦工作條件如表 表 74LS161推薦工作條件 74LS160 單位 最小 額定 最大 電源電壓 5 V 西南石油大學本科設計 10 輸入高電平電壓 IHV 2 V 輸入低電平電壓 ILV V 輸出高電平電流 OHI 800 輸出低電平電流 OLI 16 mA 時鐘頻率 cpf 0 25 MHz 脈沖寬度 tW 25 ns 保持時間 t 0 ns 選通通道 選通通道是為了滿足設計需求，能夠測量 10Mhz 的測量要求設置的一個檔位選擇電路。低頻率是選擇低檔位，高頻率時采用高檔位，這樣可以減小測量時的誤差。本設計采用 8選 1數據選擇器 74LS151來控制選擇輸入信號 ，從而達到控制測量的高低過程。 74LS151資料簡介 74LS151互補輸出的 8選 1數據選擇器 ,管腳圖如圖 ： 圖 74LS151引腳 引出端符號： A、 B、 C 選擇輸入端 D0D7 數據輸入端 /S 選通輸入端（低電平有效） W 反碼數據輸出端 數字頻率計的設計 11 Y 數據輸出端 功能表 如表 ： 表 74LS151功能表 邏輯圖如 ： 西南石油大學本科設計 12 圖 74LS151內部邏輯圖 推薦工作條件如表 ： 表 74LS151推薦工作條件 74LS151 單位 最小 額定 最大 電源電壓 5 V 輸入高電平電壓 IHV 2 V 輸入低電平電壓 ILV V 輸出高電平電流 OHI 400 181。A 輸出低電平電流 OLI 16 mA 時鐘頻率 cpf 0 25 MHz LCD1602在系統中的應用 LCD1602 的特點 ● 液晶顯示屏是以若干個 5 8 點陣塊組成的顯示字符群。每個點陣塊為一個字符，字符間距和行距都為一個點的寬度； ● 主控制驅動為 HD44780（ HITACHI） 及其他公司全兼容電路。 ● 具有字符發生器 ROM，可顯示 192 種字符； ● 具有 64個字節的自定義字符 RAM，可自定義 8 個 5 8 字符和 4個 511 字符； 數字頻率計的設計 13 ● 標準的接口特性，單 +5V 供電； ● 模塊結構緊湊、輕巧，裝配容易 。低功耗、長壽命、高可靠性。 如圖 它的外觀圖和表 引腳說明： 圖 LCD1602 外觀圖 1602 引腳圖如下： 表 1602 引腳圖如下 引腳號 引腳名 電平 輸入 /輸出 作 用 1 VSS 接地 電源地 2 VCC +VCC 電源（ +5V） 3 V0 接地 對比調整電壓 4 RS 0/1 輸入 0=輸入指令 1=輸入數據 5 R/W 0/1 輸入 0=向 LCD 寫入指令或數據 1=從 LCD讀取信息 6 E 1→ 0 輸入 使能信號 . 1 時讀取信號 1→ 0（下降沿）執行指令 7～ 14 DB～ DB7 0/1 輸入 /輸出 數據引腳 15 A +VCC LCD 背光電源正極 16 K 接地 LCD 背光電源負極 LCD1602 的工作原理 LCD1602 通過內置控制器 HD44780 來控制顯示， HD44780 包括 DDRAM、 CGROM和 CGRAM。 （ 1） DDRAM 就是顯示數據 RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。共 80 個字節，其 地址和屏幕的對應關系如表 所示： 表 DDRAM 地址和屏幕的對應關系表 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 40H 41H 42H 43H 44H 45H 46H 47H 48H 49H 4AH 4BH 4CH 4DH 4EH 4FH 西南石油大學本科設計 14 （ 2） 同樣，在 LCD 模塊上也固化了字模存儲器，這就是 CGROM 和 CGRAM。 HD44780內置了 192個常用字符的字模，存于字符產生器 CGROM(Character Generator ROM)中，另外還有 8 個允許用戶自定義的字符產生 RAM，稱為 CGRAM(Character Generator RAM)。附錄 4說明了 CGROM 和 CGRAM 與字符的對應關系 。 LCD1602與單片機的連接 在系統中 LCD1602 的數據引腳與單片機的 P2 口相連，控制引腳 6腳與單片機的 、 、 相連。其連接電路圖如圖 所示： 圖 LCD1602 在系統中與單片機的連接圖 控制核心 AT89S52單片機 AT89S52引腳功能描述 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K在系統可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術制造，與工業 80C51 產品指令和引腳完 全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統可編程，亦適于 常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統 可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有以下標準功能： 8k字節 Flash， 256 字節 RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數據指針，三個 16 位 定數字頻率計的設計 15 時器 /計數器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口， 片內晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態邏 輯操作，支持 2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數器、串口、中斷繼續工 作。掉電保護方式下， RAM 內容被保存，振蕩器被凍結， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 8 位微控制器 8K 字節在系統可編程 Flash AT89S52。其引腳圖如圖 所示： 圖 AT89S52 單片機引腳圖 P0 口： P0口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅動 8 個 TTL 邏 輯電平。對 P0端口寫 “1” 時，引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數據存儲器時， P0口也被作為低 8位地址 /數據復用。在這種模式下， P0具有內部上拉電阻。 在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節；在程序校驗時，輸出指令字節。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫 “1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 此外， 和 分別西南石油大學本科設計 16 作定時器 /計數器 2的外部計數輸入（ ）和時器 /計數器 2 的觸發輸入（ ）， 在 flash 編程和校驗時， P1口接收低 8 位地址字節。 P2 口： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 “1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作 為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用 16位地址讀取外部數據存儲器（例如執行 MOVX @DPTR） 時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2 口使用很強的內部上拉發送 1。在使用 8位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數據存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。 在 flash 編程和校驗時， P2口也接收高 8 位地址字節和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，在 flash 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號 ， 端口引腳第二功能 如表 所示： 表 P3 口引腳第二功能 引腳號 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數器 0) T1(定時 /計數器 1) WR(外部數據存儲器寫選通 ) RD(外部數據存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控制信號。 RST—— 復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 ALE/PROG—— 當訪問外 部程序存儲器或數據存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節。一般情況下， ALE仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通數字頻率計的設計 17 過對特殊功能寄存器（ SFR）區中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。 PSEN—— 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89S52 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次PSEN 信號。 EA/VPP—— 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存 EA端狀態。如 EA端為高電平（接 Vcc端），CPU則執行內部程序存儲器的指令。 FLASH 存儲 器編程時，該引腳加上 +12V的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 AT89S52 內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內部方式產生或外部方式產生。內部方式的時鐘電路如圖 所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz之間選擇，電容值在 5pF～ 30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。 圖 內部方式時鐘電路 圖 外部方式時鐘電路 外部方式的時鐘電路如圖 所示， XTA