基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

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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(cè)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)內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)為1S，這時(shí)累加的脈沖數(shù)即為被測(cè)信號(hào)的頻率。最終經(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????????????????????????????????5

1.1數(shù)字頻率計(jì)概述????????????????????????????51.2頻率測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)思路與頻率的計(jì)算????????????????????51.3基本設(shè)計(jì)原理????????????????????????????5

2.數(shù)字頻率計(jì)（低頻）的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)????????????????????5

2.1系統(tǒng)硬件的構(gòu)成???????????????????????????52.2AT89S52單片機(jī)及其引腳說(shuō)明??????????????????????62.3信號(hào)調(diào)理及放大整形模塊????????????????????????7

2.3.1工作原理???????????????????????????8

2.3.2信號(hào)放大仿真圖?????????????????????????82.3.3信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波?????????????????????????82.3.4LF353雙運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介?????????????????????8

2.4顯示模塊??????????????????????????????92.4.11602ALCD與單片機(jī)的接法?????????????????????92.4.21602ALCD基本技術(shù)???????????????????????10

3.軟件設(shè)計(jì)???????????????????????????????12

3.1系統(tǒng)工作流程圖???????????????????????????12

3.1.1T0的1s定時(shí)??????????????????????????133.1.2T1的計(jì)數(shù)原理?????????????????????????133.2軟件工作原理????????????????????????????143.3軟件處理方法????????????????????????????14

4.試驗(yàn)結(jié)果與分析????????????????????????????15

4.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)??????????????????????????????154.2試驗(yàn)結(jié)果分析????????????????????????????15

終止語(yǔ)?????????????????????????????????15

致謝詞?????????????????????????????????15

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=50KΩ時(shí)輸入信號(hào)頻率為100Hz，幅度為1V在輸出端測(cè)得的仿真波形圖，頻率不變，幅度為5V。

圖5轉(zhuǎn)換方波

2.3.4LF353雙運(yùn)算放大器簡(jiǎn)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，它的類型好多，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)放的內(nèi)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)提供適合的工作電流。此外還有一些輔助環(huán)節(jié)，如電平移動(dòng)電路、過(guò)載保護(hù)電路以及高頻補(bǔ)償環(huán)節(jié)等。

+差分電壓放大級(jí)輸出級(jí)Vid-輸入級(jí)

6偏置電流圖6集成電路運(yùn)算放大器內(nèi)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，除了具有高電壓增益的通用型外，還具有性能更優(yōu)良和具有特別功能的集成運(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)算放大器內(nèi)部有偏移電壓和FET輸入裝置（雙向場(chǎng)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)，可以很簡(jiǎn)單容納增加的輸入電流。

圖7典型接法圖8內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.4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

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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（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(guò)高

時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影〞，本設(shè)計(jì)使用時(shí)通過(guò)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為寄放器選擇，高電平日選擇數(shù)據(jù)寄放器、低電平日選擇指令寄放器。

第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平日進(jìn)行讀操作，低電平日進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平日可

以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平日可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平日可以寫入數(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日，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15～16腳：空腳（圖中未畫出）。

由于AT89S52單片機(jī)的P0口內(nèi)部沒(méi)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4.7KΩ的電阻。

2.4.21602ALCD基本技術(shù)：

1602液晶模塊內(nèi)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，譬如大寫的英文字母“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(lái)，我們就能看到字母“A〞

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1602液晶模塊內(nèi)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：高電平日移動(dòng)顯示的文字，低電平日移動(dòng)光標(biāo)。

指令6：功能設(shè)置命令DL：高電平日為4位總線，低電平日為8位總線N：低電平日為單行顯示，高電

平日雙行顯示F:低電平日顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平日顯示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。

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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的內(nèi)部顯示地址.

譬如其次行第一個(gè)字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在其次行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，由于寫入顯示地址時(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)當(dāng)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

10

#include

typedefunsignedcharBYTE;typedefunsignedintWORD;typedefbitBOOL;

sbitrs=P1^0;//液晶模塊接口sbitrw=P1^1;sbitep=P1^2;

delay(BYTEms){//延時(shí)子程序BYTEi;while(ms--){for(i=0;i//

typedefunsignedcharBYTE;typedefunsignedintWORD;typedefbitBOOL;//

externvoidlcd_init();

externvoidlcd_wdat(BYTEdat);externvoidlcd_pos(BYTEpos);//

voidmain(){

lcd_init();P0=0XFF;P1=0XFF;TMOD=0X01;TH0=0X3C;TL0=0XB0;IE=0X82;TR0=1;while(1);}//

voidtime0(void)interrupt1{

static