基于AT89C51的智能測(cè)頻儀設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、題目：基于AT89C51的智能測(cè)頻儀設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（

2、論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：日期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)

3、構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日注意事項(xiàng)1 .設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1 ）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2 ）原創(chuàng)性聲明3 ）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4 ）外文摘要、關(guān)鍵詞5 ）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6 ）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7 ）參考文獻(xiàn)8 ）致謝9 ）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2. 論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙

4、、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字。3. 附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4. 文字、圖表要求：1 ）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2 ）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3 ）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4 ）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5 ）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5. 裝訂順序1 ）設(shè)計(jì)（論文）2 ）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文

5、原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它基于AT89C51的智能測(cè)頻儀的設(shè)計(jì)摘要目前，在電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，頻率是一個(gè)最基本的參數(shù)，頻率與其他電參量的測(cè)量方案以及測(cè)量后的結(jié)果都有密切關(guān)系，因此頻率的測(cè)量就顯得更為重要。由于頻率信號(hào)抗干擾性強(qiáng),易于傳輸,可以獲得較高的測(cè)量精度,因此在現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器中,將待測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)是低成本實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率測(cè)量和高抗干擾的經(jīng)典做法。此設(shè)計(jì)基于AT89C51的智能測(cè)頻儀的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用Protel99進(jìn)行系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)，用C語(yǔ)言編程以達(dá)到實(shí)現(xiàn)測(cè)頻率的過(guò)程通過(guò)對(duì)軟硬件的編程和設(shè)計(jì)使的整個(gè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可靠性高，測(cè)量頻率范圍寬、精度高等優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和

6、軟件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)部分，具體介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案以及顯示板設(shè)計(jì)，而軟件設(shè)計(jì)包括固件程序設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)三大部分，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的測(cè)量顯示。關(guān)鍵詞 ： 測(cè)量頻率，單片機(jī)AT89C51Protel99BasedonAT89C51FrequencyofIntelligentDesignAbstractAtpresent,inthefieldofelectronictechnology,frequencyisthefundamentalparameters,frequencyandotherelectricalparametersofthemeasurementprogra

7、m,aswellastheresultofmeasurementarecloselyrelatedtothefrequencyofmeasurement,thereforeitisevenmoreimportant.Frequencysignalsasaresultofstronganti-jamming,easytotransport,accesstohighprecision,soinmodernmeasuringinstruments,thetestsignalwillbeconvertedtothefrequencysignalislow-cost,highprecision,high

8、-resolutionmeasurementsandhighanti-interferenceclassicalapproach.ThisdesignisbasedonAT89C51FrequencyofIntelligentDesign,Protel99majorapplicationsystemdesign,madewithClanguageprogramminginordertoachievetherealizationoftheprocessofmeasuringthefrequencyofhardwareandsoftwareprogramminganddesignoftheenti

9、resystemwithcompactstructure,smallsize,highreliability,measurementfrequencyrangeandhighprecision.Thewholedesign,includinghardwaredesignandsoftwaredesign.Inthehardwaredesignofthedetailsofthesystemhardwaredesignanddisplaydesign.Andsoftwaredesignincludingthedesignoffirmware,drivers,applicationdesignand

10、thedesignofthreelargegroups,theirultimategoalistoachievethefrequencymeasurementsshow.Keywords:Measurefrequency;theone-chipcomputerAT89C51;Protel99目錄摘要VIAbstractVII目錄IX第一章引言11.1 研究背景和意義11.2 基于單片機(jī)測(cè)量頻率的發(fā)展?fàn)顩r21.3 論文所做的工作2第二章硬件組成42.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介42.1.1 AT89C51單片機(jī)主要特性42.1.2 管腳說(shuō)明52.1.3 振蕩器特性72.1.4 芯片擦除72.2

11、三運(yùn)放高共模抑制比放大電路82.2.1 三運(yùn)放高共模抑制比放大電路的介紹82.2.2 三運(yùn)放高共模抑制比放大電路的優(yōu)點(diǎn)112.2.3 雙端差分輸入，單端輸出112.3 施密特觸發(fā)器122.3.1 由555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器的介紹122.3.2 施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)142.3.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用142.4 12位二進(jìn)制分頻計(jì)數(shù)器4040162.5 液晶顯示模塊LCD160217第三章智能測(cè)頻儀的硬件設(shè)計(jì)233.1 頻率信號(hào)的測(cè)量233.1.1 多周期同步測(cè)頻原理及誤差分析253.1.2 多周期完全同步測(cè)頻原理273.2 波形整形283.3 按鍵調(diào)試及分頻293.4 顯示電路303.5 輸入

12、頻率的測(cè)量范圍313. 5.1頻率測(cè)量范圍314. 5.2標(biāo)準(zhǔn)頻率的選取31第四章智能測(cè)頻儀的軟件設(shè)計(jì)334.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)334.2 測(cè)試程序334.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖344.4 軟件流程圖354.5 LCD顯示處理程序流程圖364.6 測(cè)量結(jié)果的誤差分析37第五章結(jié)論38參考文獻(xiàn)39附錄A硬件原理圖42附錄B軟件源程序43致謝59第一章引言1.1 研究背景和意義數(shù)字化、智能化是當(dāng)今電子設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。伴隨著信息化的快速發(fā)展，各種儀器儀表也在不斷的升級(jí)換代，其中以電子產(chǎn)品的發(fā)展最為突出，電子產(chǎn)品的高效節(jié)能已成為當(dāng)代社會(huì)的寵兒。電子產(chǎn)品經(jīng)歷了模擬式、數(shù)字式和智能化三個(gè)發(fā)展階段。通常把模

13、擬式儀器稱為第一代，大量指針式電壓表、電流表、功率表及一些通用的測(cè)試儀器均是典型的模擬式儀器。模擬式儀器功能簡(jiǎn)單、精度低、響應(yīng)速度慢。第二代是數(shù)字式儀器，它的基本特點(diǎn)是將待測(cè)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果以數(shù)字形式輸出顯示并向外傳送。數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字式頻率計(jì)等均是典型的數(shù)字式儀器。其精度高、響應(yīng)快、讀數(shù)清晰、直觀，容易與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。因數(shù)字信號(hào)便于遠(yuǎn)距離傳輸，所以數(shù)字式儀器適用于遙測(cè)、遙控。智能儀器屬于第三代，它是在數(shù)字化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器儀表相結(jié)合的產(chǎn)物，因具有數(shù)字存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷能力，可根據(jù)被測(cè)參數(shù)的變化自動(dòng)選擇量程，具有自動(dòng)校正、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ?，?/p>

14、以完成需要人類智慧才能勝任的工作，具備了一定的“智能”，故稱之為智能儀表(intelligentinstrumen)。通過(guò)單片機(jī)以實(shí)現(xiàn)智能儀表的設(shè)計(jì)要求，是現(xiàn)在廠家和工程設(shè)計(jì)師的最佳選擇。它是整個(gè)智能儀表的核心，具有基本的算術(shù)運(yùn)算、邏輯分析能力。通常，微處理器需要時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，能支持存儲(chǔ)器I/O口的擴(kuò)展和外部中斷，有些單片機(jī)還帶有片內(nèi)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口以及A/D轉(zhuǎn)換器等。它的時(shí)鐘頻率、字節(jié)長(zhǎng)度、指令功能與執(zhí)行速度、外部擴(kuò)展能力等對(duì)整個(gè)儀表的性能有直接的影響。從80年代單片機(jī)引入我國(guó)，單片機(jī)已大量應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)中，單片機(jī)的應(yīng)用迅速發(fā)展，以其性價(jià)比高，大量的外圍接口電路，使基于

15、單片機(jī)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)相當(dāng)方便，周期縮短，而且還在不斷的發(fā)展。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)能實(shí)現(xiàn)更加靈活的邏輯控制功能，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，可以用單片機(jī)通過(guò)軟件設(shè)計(jì)直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率。單片機(jī)因自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，在科研、民用、航空航天以及軍事領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。運(yùn)用MCS51系列單片機(jī)和中規(guī)模的數(shù)字電路組合設(shè)計(jì)測(cè)量頻率，并采用適當(dāng)?shù)乃惴ㄈ〈鷤鹘y(tǒng)電路設(shè)計(jì)，不僅能克服傳統(tǒng)測(cè)頻計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、精度不高的弊端，而且頻率計(jì)性能也將大幅提高，可實(shí)現(xiàn)精度較高、測(cè)量寬范圍頻率的要求。1.2 基于單片機(jī)測(cè)量頻率的發(fā)展?fàn)顩r在電子信息領(lǐng)域中頻率作為電子電工學(xué)中的一個(gè)重要參數(shù),對(duì)其的測(cè)量工具頻率

16、計(jì)提出了相當(dāng)高的要求,測(cè)量頻率是數(shù)字電路中的一個(gè)典型應(yīng)用，傳統(tǒng)的頻率計(jì)測(cè)量可以通過(guò)普通的硬件電路組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是由分離元件搭接而成，其開發(fā)過(guò)程、調(diào)試過(guò)程十分繁瑣，而且由于電子器件之間的互相干擾，影響頻率測(cè)量的精度，體積較大，已經(jīng)大大阻礙了電子設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。MCS-51系列單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，備受青睞，以MCS-51系列單片機(jī)為核心的測(cè)量頻率的設(shè)計(jì)，較分離元件搭接而成的頻率計(jì)改善了性能、提高了可靠性，并可以采用軟件實(shí)現(xiàn)各種頻率的測(cè)量。1.3 論文所做的工作本論文主要是運(yùn)用AT89C51進(jìn)行測(cè)頻率計(jì)數(shù)，該設(shè)計(jì)利用分頻測(cè)頻的設(shè)計(jì)方法。在信號(hào)放大整形后，用過(guò)分頻器分頻。通過(guò)

17、單片機(jī)完成整個(gè)測(cè)量電路的測(cè)試控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出，并由液晶顯示模塊LCD1602來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的計(jì)數(shù)。以AT89C51機(jī)為控制器件的頻率測(cè)量方法，并用C語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用單片機(jī)控制，結(jié)合外圍電子電路，得到高低頻率的精度測(cè)量，最終實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方案。在這次設(shè)計(jì)中，運(yùn)用Protel99設(shè)計(jì)硬件，并通過(guò)keil編寫頻率測(cè)量程序來(lái)支撐，使得大大縮短了硬件電路板的設(shè)計(jì)和調(diào)試周期，提高了設(shè)計(jì)的效率。此設(shè)計(jì)主要敘述了硬件電路的組成和單片機(jī)的軟件控制流程。其中硬件電路包括信號(hào)輸入、輸入信號(hào)整形、單片機(jī)和頻率顯示模塊。設(shè)計(jì)器件采用單片機(jī)AT89C51、施密特觸發(fā)器、4040分頻器、LCD1602以

18、及其他相關(guān)器件。被測(cè)信號(hào)由施密特觸發(fā)器整形后，經(jīng)過(guò)12級(jí)二進(jìn)制分頻計(jì)數(shù)器4040分頻之后，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出，最后在液晶顯示模塊LCD1602上顯示信號(hào)頻率。第二章硬件組成2.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL公司的高密度非易失存儲(chǔ)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL公司的AT

19、89C51是一種高效微控制器。如圖2.1所示：P1.01P1.1LP1.2LP1.3|P1.4|P1.5|P1.6P1.7IRSTI(RXD)P3.0|(TXD)P3.1|(INT0)P3.2(INT1)P3.3|(T0)P3.41(T1)P3.5(WR)P3.6(RD)P3.7|XATL2|XATL1|GND1圖214023933843753663573483393210 3111 3012”2913142815271626172518241923222021.1AT89C51單片機(jī)VCC1P0.0(AD0)1P0.1(AD1)1P0.2(AD2)1P0.3(AD3),1P0.4(AD4)1

20、P0.5(AD5)1P0.6(AD6)IP0.7(AD7)IEA/VPPIALE/PROGJPSENJP2.7(AD15)|P2.6(AD14)IP2.5(AD13)1P2.4(AD12)1P2.3(AD11)1P2.2(AD10)IP2.1(AD9)P2.0(AD8)2.1.1 AT89C51單片機(jī)主要特性(1)與MCS-51兼容；(2)4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器(3)壽命：1000寫/擦循環(huán)；(4)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；(5)全靜態(tài)工作：0Hz24MHz(6) 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；(7) 128*8位內(nèi)部RAM；(8) 32可編程I/O端口；(9) 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；(10) 5個(gè)中

21、斷源；(11) 可編程串行通道；(12) 低功耗的閑置和掉電模式；(13) 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。1.1.2 管腳說(shuō)明VCC：電源端。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每管腳可吸收8個(gè)TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為

22、低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P

23、3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0RXD：串行輸入口；P3.1TXD：串行輸出口；P3.2/INT0：外部中斷0；P3.3/INT1：外部中斷1；P3.4T0：記時(shí)器0外部輸入；P3.5T1：記時(shí)器1外部輸入；P3.6/WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通；P3.7/RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通；P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)

24、，要保持RST兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間

25、，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000H-FFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。1.1.3 振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采

26、用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。1.1.4 芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖存定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來(lái)完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，

27、禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。2.2 三運(yùn)放高共模抑制比放大電路被測(cè)的非電量經(jīng)傳感器得到的電信號(hào)幅度很小，無(wú)法進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，必須對(duì)這些模擬電信號(hào)進(jìn)行放大處理。為使電路簡(jiǎn)單便于調(diào)試，一般都采用集成放大電路，簡(jiǎn)稱運(yùn)放，運(yùn)放是一種輸入阻抗高，輸出阻抗低，放大倍數(shù)高且便于調(diào)試的優(yōu)質(zhì)放大器。而本次設(shè)計(jì)采用的是三運(yùn)放高共模抑制比的放大電路。2.2.1 三運(yùn)放高共模抑制比放大電路的介紹圖2.2三運(yùn)放高共模抑制比放大電路圖由此求得Ui2 Ui1RoU o2(1R2)Ui2R0R2RoUi1(2-3)由輸入級(jí)電路可寫出流過(guò)R1、R0和R2的電流IR為(2-1)(2-2)于是，輸入級(jí)的輸出電壓，

28、即運(yùn)算放大器N2與N1輸出之差為其共模增益Kd為Uo2 Uo1 (1 R 艮)(52 UR0(2-4)Kd由上面公式可知，當(dāng)Ni、U02Uoi1RiR2(2-5)Ui2UiiRoN2性能一致時(shí)，輸入級(jí)的差動(dòng)輸出及其差模增益只與差模輸入電壓有關(guān)，而其共模輸出、失調(diào)及漂移均在R0兩端相互抵消，因此電路具有良好的共模抑制能力，同時(shí)不需要外部電阻匹配。但為了消除Ni、N2偏置電流等的影響，通常取RiR2o另外，這種電路還具有增益調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)Ro可以改變?cè)鲆娑挥绊戨娐返膶?duì)稱性。根據(jù)共模抑制比定義，可以求得輸入級(jí)的共模抑制比為CMMRi2CMMRJCMMR2CMMRi CMMR2(2-6)式中CMMR

29、i、CMMR2分別為Ni、N2的共模抑制比。由上式可見，如果Ni、N2的共模抑制比不相等，將會(huì)引入附加的共模誤差，使電路共模抑制比能力下降。但Ni、N2的共模抑制比相差不大時(shí)，輸入電路的共模抑制比仍是很高。輸入級(jí)的電阻不匹配，也會(huì)引起共模誤差。設(shè)電阻R3、R4、R5、R6的偏差均為，考慮最嚴(yán)重情況，即R3R30（i）、R4R40（i）、R5R5o(i)R6R6o(i%R30=R40、R50=R60這里R30、R40、R50、R60分別表示電阻R3、R4、R5、R6的名義，可得輸出級(jí)的共模增益上R)R4(2-7)KR4R6R3R31(1Kd3)對(duì)應(yīng)的共模抑制比則為CMRR3CMRR3*CMRRr

30、CMRR3 CMRRr(2-8 )式中的Kd3運(yùn)算放大器的差模增益，Kd3R50/R30；CMRR3-運(yùn)算放大器的共模抑制比；CMRRr外接不對(duì)稱電阻而限制的共模抑制比，CMRRr(1Kd3)/4可見，外接電阻不匹配將使輸出級(jí)的共模抑制比由CMRR3下降為CMRR3由此，電路的共模抑制比為cmmRKdCMRR3*CMMRi2(2-9)KdCMMRiCMMR12當(dāng)CMRRi2>>KdCMRR3時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為CMMR=KdCMRR3。因此為了獲得高的共模抑制比，必須選取具有高共模抑制比的集成運(yùn)算放大器N3,同時(shí)精選外接電阻，盡量使R3=R4、R5=R6。而且通常將輸入級(jí)的增益Kd設(shè)計(jì)

31、得大一些，輸出級(jí)的增益Kd3設(shè)計(jì)得小一些。這種電路由于Ni、N2的隔離作用，輸出級(jí)的外部電阻可以取得較小，有利于提高電阻的匹配精度，提高整個(gè)電阻的共模抑制比。通過(guò)對(duì)上述三運(yùn)放高共模抑制比放大電路的系統(tǒng)講解，可以很清楚的了解三運(yùn)放高共模抑制比的放大過(guò)程。而信號(hào)輸出的電壓值則由下面式子得到:Uo(Uo2U01)(2-10 )R3U 01其中(1m)UiiR0RiUi2U 02(1 R2)U i2R0R2R。i1上面的三運(yùn)放高共模抑制比放大電路若接入信號(hào)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室的那種信號(hào)發(fā)生器在小信號(hào)輸出時(shí)噪聲很大，應(yīng)該先輸出大一點(diǎn)的信號(hào)，用電阻分壓降低電壓在接入到放大器。2.2.2 三運(yùn)放高共模抑制比放大電路的

32、優(yōu)點(diǎn)1 .高共模抑制比；2 .三運(yùn)放結(jié)構(gòu)；3 .雙端差分輸入，單端輸出；4 .通常改變電阻R1,可改變?cè)鲆?。另外這里的R7、R8、Rp1起到保護(hù)電路的作用，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用時(shí)可以省略這一部分。2.2.3 雙端差分輸入，單端輸出信號(hào)的輸入端輸入的信號(hào)不能為相同電信號(hào)，否則輸出的信號(hào)為直線，不能顯示出對(duì)應(yīng)的信號(hào)，也就不能讀出相應(yīng)的頻率讀數(shù)。有下面兩個(gè)式子可以得到：U02U01(1R5R)(Ui2Ui1)R。(2-11)U0R5(U02U01)R3(2-12)2.3 施密特觸發(fā)器2.3.1 由555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器的介紹施密特觸發(fā)器可用以將模擬信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成矩形波。施密特觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，但

33、與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號(hào)電位維持；對(duì)于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號(hào)，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓，電路組成及工作原理。將TH端和TR端并聯(lián)作輸入端，接輸入電壓，如圖2.3所示：Veea圖2.3555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器門電路有一個(gè)閾值電壓，當(dāng)輸入電壓從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時(shí)電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。在輸入信號(hào)從低電平上升到高電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓，在輸入信號(hào)從高電

34、平下降到低電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負(fù)向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱為回差電壓。它是一種閾值開關(guān)電路,具有突變輸入一一輸出特性的門電路。這種電路被設(shè)計(jì)成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化(低于某一閾值)而引起的輸出電壓的改變由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器為反向傳輸?shù)氖┟芴赜|發(fā)器，如圖2.4所示:VdcVCC2VCCRDVICVI 一VI2555 32VO1LvO2(b)波形圖(a)電路圖圖2.4施密特觸發(fā)器工作波形正向閥值電壓和負(fù)向閥值電壓分別為:VT=2/3Vcc,VT=1/3Vcc(1) VT=0V時(shí)，VO1輸出高電平；(2)當(dāng)VT上升到？Vcc時(shí)，VO1輸出為低電

35、平。當(dāng)VT由2Vcc繼續(xù)上升，VO1保33持不變；(3)當(dāng)Vt下降到1Vcc時(shí)，電路輸出跳變?yōu)楦唠娖?。而且在Vt繼續(xù)下降到30V時(shí)，電路的這種狀態(tài)不變。利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋?zhàn)饔茫梢园堰呇刈兓徛闹芷谛孕盘?hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。輸入的信號(hào)只要幅度大于Vt+,即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。當(dāng)輸入電壓由低向高增加，到達(dá)V+時(shí)，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓Vi由高變低，到達(dá)V-,輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以看出對(duì)于要求一定延遲啟動(dòng)的電路，它是特別適用的從傳感器得到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。當(dāng)傳輸線上的電容較大時(shí),

36、波形的上升沿將明顯變壞；當(dāng)傳輸線較長(zhǎng)，而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時(shí),在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號(hào)時(shí)，信號(hào)上將出現(xiàn)附加的噪聲。無(wú)論出現(xiàn)上述的那一種情況，都可以通過(guò)用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發(fā)器的Vt+和Vt-設(shè)置得合適，均能受到滿意的整形效果。2.3.2 施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)利用施密特觸發(fā)器不僅能將邊沿變化緩慢的信號(hào)波形整形為邊沿陡峭的矩形波，而且可以將疊加在矩形脈沖高、低電平上的噪聲有效的消除，其特點(diǎn)為：1 .輸入信號(hào)從低電平上升的過(guò)程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電平，與輸入

37、信號(hào)從高電平下降過(guò)程中對(duì)應(yīng)的輸入電平不同。2 .在電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過(guò)電路內(nèi)部的正反饋過(guò)程使輸出電壓波形的邊沿很陡。2.3.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1 .波形變換?？蓪⑷遣?、正弦波等變換成矩形波，如圖2.5所示：圖2.5波形變換2 .脈沖波的整形。數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生波形畸變，出現(xiàn)上升沿和下降沿不理想的情況，可用施密特觸發(fā)器整形后，獲得較理想的矩形脈沖，如圖2.6所示：DeVT-OH圖2.6脈沖波的整形v CC2Vcc/3CCo3.脈沖鑒幅。幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號(hào)時(shí)加到施密特觸發(fā)器的輸入端時(shí)，能選擇幅度大于欲設(shè)值的脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出，如圖 2.7所示0圖2.7脈沖鑒幅2.41

38、2位二進(jìn)制分頻計(jì)數(shù)器40404040是12位二進(jìn)制用行計(jì)數(shù)器/分頻器，該分頻計(jì)數(shù)器在實(shí)際當(dāng)中的運(yùn)用有以下幾點(diǎn)：分頻電路、時(shí)間延遲電路和控制柜。具提供了引線多層陶瓷雙列直插（D）、熔封陶瓷雙列直插（J）、塑料雙列直插（P）和陶瓷片狀載體（C）4種封裝形式。12位分頻計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器4040有Q0Q11位輸出端，其分頻值分別為20，21，22，112。輸出端Q11Q10Q9Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q。在計(jì)數(shù)脈沖的控制下，可實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制遞加數(shù)從0000000000000000000001一00000000010一1111111111100000000000的循環(huán)。分頻器4040管腳圖如圖2.8所示:

39、其引出端符號(hào)如圖表2.9所示:圖2.8分頻器4040管腳圖表2.9引出端符號(hào)引腳引腳說(shuō)明/CP時(shí)鐘輸入端CR清除端Q0Qn計(jì)數(shù)器脈沖輸出端VDD正電源Vss地功能表如圖表2.10所示：表2.10功能表輸入輸出狀態(tài)/CPCRL保持L計(jì)數(shù)XH所有輸出均為L(zhǎng)在設(shè)計(jì)分頻計(jì)數(shù)的時(shí)候，要注意到QOQ11的輸入信號(hào)的波形變換過(guò)程，由二進(jìn)制遞加數(shù)可知高位是Q，低位是Q。，而且通過(guò)對(duì)波形的理解，可以很直觀的看出來(lái)，如圖2.11所示：1 2 A a IE格4 12a 3再店 512 1034 L2U4E 4LIMU聲隔吩-|_rL_n_rL_r T_rT_ri_rT_ri_rT_ri_ri_rT_r"L

40、_r-LQ11ttt廠 二 廠二 tttt廠二 廠二二 tttL 二二- 廠二二二 七三二二二圖2.11引腳波形圖2.5液晶顯示模塊LCD1602該顯示模塊由字符型液晶顯示屏（LCD）,控制驅(qū)動(dòng)主電路HD44780及其擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電路HD44100,少量阻、容元件，結(jié)構(gòu)件等裝配在PCB板上而成。液晶顯示屏是以若干個(gè)5X8或5X11點(diǎn)陣塊組成的顯示字符群。每個(gè)點(diǎn)陣塊為一個(gè)字符位，字符間距和行距都為一個(gè)點(diǎn)的寬度。該字符型LCD具有字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符（160個(gè)5X7點(diǎn)陣字符和32個(gè)5X10點(diǎn)陣字符）具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM,可自定義8個(gè)5X8點(diǎn)陣字符或四個(gè)5X11點(diǎn)陣字符。且具有

41、80個(gè)字節(jié)的RAM?？梢苑謨尚?、每一行顯示16個(gè)ASCII字符，足以應(yīng)付簡(jiǎn)單用戶界面（主要由數(shù)字和英文字母組成）的開發(fā)和系統(tǒng)參數(shù)的顯示。LCD1602為數(shù)據(jù)顯示模塊，其功能和LED顯示模塊相似，都具有數(shù)據(jù)顯示功能。只是LED的顯示僅僅為“8”字結(jié)構(gòu)形顯示數(shù)值，并分為共陰極和共陽(yáng)極，在顯示時(shí)要通過(guò)74系列等模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)顯示。另外LED引腳比較多，而且在連接線路前，要對(duì)引腳進(jìn)行測(cè)試，確認(rèn)其對(duì)應(yīng)的引腳端，以免在連接時(shí)出現(xiàn)共陰極或是共陽(yáng)極的交叉錯(cuò)誤，連接線路也比較繁瑣，容易出錯(cuò)。而LCD1602不僅能顯示測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)值，還能設(shè)置相應(yīng)的測(cè)量名稱，如漢語(yǔ)或是英語(yǔ)等。同時(shí)，一塊LCD1602顯示模塊能同時(shí)顯

42、示8位數(shù)字的測(cè)量數(shù)值，連接線路也比較簡(jiǎn)單，具有LED無(wú)法比擬的優(yōu)越性。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1 顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫面品質(zhì)高且不會(huì)閃爍。2 數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。3體積小、質(zhì)量輕液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。4.功耗低相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示

43、器要少得多。另外，LCD1602還能顯示線段、字符、漢字等。其示意圖如圖2.12所示：W.-75.J1540 0 7圖2.12LCD1602 示意圖LCD1602引腳功能如下表2.13所示：表2.13弓唧功能表編R符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地（GND）2VDD電源正極（+5V）3VL對(duì)比度調(diào)節(jié)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇（寄存器選擇輸入端），輸入MCU選擇模塊內(nèi)部寄存器類型信號(hào)；RS=0,當(dāng)單片機(jī)進(jìn)行寫模塊操作，指向指令寄存器；當(dāng)MCU進(jìn)行讀模塊操作，指向地址計(jì)數(shù)器；RS=1,無(wú)論單片機(jī)讀操作還是寫操作，均指向數(shù)據(jù)寄存器5R/W讀/寫選擇，輸入單片機(jī)讀/寫模塊操作使能信號(hào)；，R/W=0,讀操作時(shí)；R/W

44、=1,寫操作時(shí)6E模塊使能端，輸入單片機(jī)讀/寫模塊操作使能信號(hào)；讀操作時(shí)，高電平有效；寫操作時(shí)，下降沿有效7D0雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道8D1雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道9D2雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道10D3雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道11D4雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道12D5雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道13D6雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道14D7雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道15BLK背光源地（0V）16BLA背光源正極（+5V）注意事項(xiàng)：VDD:電源正極，4.55.5V,

45、通常使用5V電壓;VL:LCD對(duì)比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為05V。接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，但對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“影子”，因此通常使用一個(gè)10K的電位器來(lái)調(diào)整對(duì)比度，或者直接用接一個(gè)電阻到地；RS:MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU要寫入指令時(shí)，使RS為低電平；MCU要寫入數(shù)據(jù)時(shí)，使RS為高電平；D0D7:8位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。若MCU的I/O口資源緊張的話，該模塊也可以只使用4位數(shù)據(jù)線D4-D7接口傳送數(shù)據(jù)。本充電器就是采用4位數(shù)據(jù)傳送方式;BLA: LED背光正極。需要背光時(shí),BLA用接一個(gè)限流電阻接VDD,BLK接地,實(shí)測(cè)該模塊的背光電流為50mA左右;BLK:LE

46、D背光地端1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如下表2.14所示:序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM)10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容控制指令表表2.141602液晶模塊的讀寫操作

47、、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)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(wú)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(wú)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:高電平時(shí)

48、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)。第三章智能測(cè)頻儀的硬件設(shè)計(jì)該智能測(cè)頻儀設(shè)計(jì)的核心部件為單片機(jī)AT89C51,所檢測(cè)信號(hào)為被測(cè)信號(hào)，且要經(jīng)過(guò)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理以達(dá)到測(cè)量輸入頻率的目的。通過(guò)頻率測(cè)量的分析，可以比較清楚制定頻率測(cè)量的方案以及實(shí)現(xiàn)方式，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)在硬件上可分為測(cè)量模塊、整形、分頻

49、模塊、數(shù)據(jù)處理和顯示模塊四個(gè)部分。信號(hào)預(yù)處理電路應(yīng)包括信號(hào)放大、波形整形器和分頻器3個(gè)模塊。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)三運(yùn)放放大后，由施密特對(duì)其波形整形，被測(cè)信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平不能被單片機(jī)測(cè)量，所以要用到電壓比較器對(duì)信號(hào)整形。電壓比較器是對(duì)信號(hào)進(jìn)行鑒幅與比較的電路，可以將非標(biāo)準(zhǔn)波形轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，使其輸出的信號(hào)與后級(jí)電路相兼容的脈沖信號(hào)。第三級(jí)采用12位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器4040,對(duì)整形后的信號(hào)進(jìn)行分頻，然后通過(guò)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理，由LCD1602顯示，如圖3.1所示：圖3.1系統(tǒng)硬件框圖3.1頻率信號(hào)的測(cè)量由于單片機(jī)具有程序運(yùn)算功能，且頻率為周期的倒數(shù)，使頻率測(cè)量與周期測(cè)量可以互通。頻率測(cè)量的基本原

50、理：按照頻率的定義，即單位時(shí)間內(nèi)周期信號(hào)的發(fā)生次數(shù)，晶體振蕩器為單片機(jī)提供了振蕩信號(hào)。目前測(cè)量頻率方法可以有以下幾種實(shí)現(xiàn)方法：1 .測(cè)頻法測(cè)頻法是記錄在單位時(shí)間To內(nèi)待測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)N,待測(cè)頻率：，其中To又稱為閘門時(shí)間。待測(cè)信號(hào)的脈沖是在閘門時(shí)間內(nèi)送入計(jì)數(shù)器的。由于閘門的開與閉和計(jì)數(shù)脈沖的送入在時(shí)間關(guān)系上是隨機(jī)的，這樣將產(chǎn)生極限范圍為土1的計(jì)數(shù)誤差，測(cè)頻相對(duì)誤差由±1/n0決定。對(duì)于同一被測(cè)頻率信號(hào)，選取閘門時(shí)間愈長(zhǎng)，誤差越?。划?dāng)取一定閘門時(shí)，被測(cè)頻率越高，誤差越小。從而使得測(cè)量精度隨被測(cè)信號(hào)頻率的下降而降低。這種方法測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單，測(cè)量輸出速度快，只適用于高頻的測(cè)量。2 .測(cè)周法

51、測(cè)周法是在待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期Tx內(nèi)，記錄標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)變化次數(shù)N0。這種方法測(cè)出的頻率是：fxn，Tx，該方法同樣存在土1/To的量化誤差。對(duì)于同一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，被測(cè)信號(hào)周期越大，計(jì)數(shù)值N0越大量化誤差土1/To越小，測(cè)量誤差越??；當(dāng)被測(cè)信號(hào)周期不變,選用的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)越大,同樣計(jì)數(shù)值N0越大，量化誤差土1N0越小，測(cè)量誤差越小。相反的存在測(cè)量精度隨被測(cè)信號(hào)頻率的升高而降低的缺陷。這種方法測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單，測(cè)量輸出速度快，只適用于低頻的測(cè)量。3 .倍頻法倍頻測(cè)頻法是為了克服測(cè)頻法在低頻測(cè)量時(shí)精度不高的缺陷發(fā)展起來(lái)的，通過(guò)a倍頻，把待測(cè)頻率放大a倍。其中a是根據(jù)被測(cè)頻率信號(hào)為可變的，即當(dāng)?shù)皖l時(shí)a值大，高頻

52、時(shí)a值小，其值由測(cè)量過(guò)程經(jīng)過(guò)反饋可編程決定，待測(cè)頻率：fxN/at。這時(shí)同樣存在±1/AN0量化誤差，不過(guò)精度提高到原來(lái)的a倍。其特點(diǎn)是待測(cè)信號(hào)脈沖間隔誤差降低，但測(cè)頻程序、倍頻控制電路較復(fù)雜。4 .平均周期測(cè)頻法平均周期測(cè)頻法是在閘門時(shí)間Tc內(nèi)，同時(shí)用兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別記錄待測(cè)信號(hào)的脈沖數(shù)Mx和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的脈沖數(shù)Mo,若標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率為Fo,則待測(cè)信號(hào)頻率為：Fx=FoMx/Mo,M/T法在測(cè)高頻時(shí)精度較高；但在測(cè)低頻時(shí)精度較低。5 .多周期同步測(cè)頻法（等精度測(cè)頻）多周期同步測(cè)頻法是由閘門時(shí)間Tc與同步門控時(shí)間Td共同控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的一種測(cè)量方法，待測(cè)信號(hào)頻率與M/T法相同。此法的優(yōu)點(diǎn)是

53、，閘門時(shí)間與被測(cè)信號(hào)同步，消除了對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)產(chǎn)生的±1個(gè)字誤差，測(cè)量精度大大提高，且測(cè)量精度與待測(cè)信號(hào)的頻率無(wú)關(guān)，達(dá)到了在整個(gè)測(cè)量頻段等精度測(cè)量。6 .分頻測(cè)頻法分頻測(cè)頻法是為了提高測(cè)周期法高頻測(cè)量時(shí)的精度形成的。由于測(cè)周期法要求待測(cè)信號(hào)周期不能太短，所以可通過(guò)A分頻使待測(cè)高頻信號(hào)的周期擴(kuò)大A倍。同樣其中A是根據(jù)被測(cè)頻率信號(hào)為可變的,不過(guò)當(dāng)?shù)皖l時(shí)A值小，高頻時(shí)A值大，具體值也由測(cè)量過(guò)程經(jīng)過(guò)反饋可編程決定。其待測(cè)頻率為：fxan0/tx,其特點(diǎn)是高頻測(cè)量精度比測(cè)周期法提高A倍，3.1.1多周期同步測(cè)頻原理及誤差分析多周期測(cè)頻是在測(cè)周的基礎(chǔ)上，在信號(hào)的多個(gè)時(shí)間周期內(nèi)測(cè)量信號(hào)的頻率。由于

54、被測(cè)信號(hào)控制門控信號(hào)的開啟，所以稱為同步測(cè)量。由于測(cè)頻和測(cè)周都會(huì)產(chǎn)生土1誤差（計(jì)數(shù)脈沖和門控信號(hào)不同步而產(chǎn)生）和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差（所使用的晶振不穩(wěn)定引起），且土1誤差較標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差更大，多周期同步測(cè)頻也就是使測(cè)量的引誤差盡可能小。測(cè)量原理如圖3.2所示：圖3.2測(cè)量原理圖被測(cè)信號(hào)fx和標(biāo)準(zhǔn)晶振信號(hào)£0分別作為計(jì)數(shù)器A和B的計(jì)數(shù)脈沖，同步門信號(hào)作為主門A和B的門控信號(hào)，而同步門信號(hào)由被測(cè)信號(hào)f和時(shí)間控制器共同控制。被測(cè)信x號(hào)作為同步門的觸發(fā)信號(hào)，時(shí)間控制器控制同步門的預(yù)置時(shí)間T,。開始測(cè)量時(shí)，稍滯后的預(yù)置時(shí)間處于被測(cè)信號(hào)的某一周期低電子或高電子處，同步門尚未開啟，這時(shí)被測(cè)信號(hào)和晶振脈沖信號(hào)都不會(huì)被計(jì)數(shù)。只有當(dāng)被測(cè)信號(hào)下一個(gè)周期的上升沿到達(dá)時(shí)同步門才開啟（這里假定觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)），被測(cè)信號(hào)和晶振脈沖信號(hào)才開始計(jì)數(shù)。當(dāng)時(shí)間控制器預(yù)置時(shí)間了，結(jié)束時(shí)，同步門不會(huì)立即關(guān)閉，而是等到被測(cè)信號(hào)下一個(gè)上升沿到來(lái)時(shí)才關(guān)閉。這時(shí)計(jì)數(shù)器A和B都停止計(jì)數(shù)，實(shí)際上同步門的開啟時(shí)間為T而不是T,所以可以得到：T_