基于单片机的数字频率计的设计与制作

基于单片机的数字频率计的设计与制作内容摘要：

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 计数 1 1 0 x x x x x 保持 1 1 x 0 x x x x x 保持 推荐工作条件如表 表 74LS161推荐工作条件 74LS160 单位 最小 额定 最大 电源电压 5 V 西南石油大学本科设计 10 输入高电平电压 IHV 2 V 输入低电平电压 ILV V 输出高电平电流 OHI 800 输出低电平电流 OLI 16 mA 时钟频率 cpf 0 25 MHz 脉冲宽度 tW 25 ns 保持时间 t 0 ns 选通通道 选通通道是为了满足设计需求，能够测量 10Mhz 的测量要求设置的一个档位选择电路。 低频率是选择低档位，高频率时采用高档位，这样可以减小测量时的误差。 本设计采用 8选 1数据选择器 74LS151来控制选择输入信号 ，从而达到控制测量的高低过程。 74LS151资料简介 74LS151互补输出的 8选 1数据选择器 ,管脚图如图 ： 图 74LS151引脚 引出端符号： A、 B、 C 选择输入端 D0D7 数据输入端 /S 选通输入端（低电平有效） W 反码数据输出端 数字频率计的设计 11 Y 数据输出端 功能表 如表 ： 表 74LS151功能表 逻辑图如 ： 西南石油大学本科设计 12 图 74LS151内部逻辑图 推荐工作条件如表 ： 表 74LS151推荐工作条件 74LS151 单位 最小 额定 最大 电源电压 5 V 输入高电平电压 IHV 2 V 输入低电平电压 ILV V 输出高电平电流 OHI 400 181。 A 输出低电平电流 OLI 16 mA 时钟频率 cpf 0 25 MHz LCD1602在系统中的应用 LCD1602 的特点 ● 液晶显示屏是以若干个 5 8 点阵块组成的显示字符群。 每个点阵块为一个字符，字符间距和行距都为一个点的宽度； ● 主控制驱动为 HD44780（ HITACHI） 及其他公司全兼容电路。 ● 具有字符发生器 ROM，可显示 192 种字符； ● 具有 64个字节的自定义字符 RAM，可自定义 8 个 5 8 字符和 4个 511 字符； 数字频率计的设计 13 ● 标准的接口特性，单 +5V 供电； ● 模块结构紧凑、轻巧，装配容易。 低功耗、长寿命、高可靠性。 如图 它的外观图和表 引脚说明： 图 LCD1602 外观图 1602 引脚图如下： 表 1602 引脚图如下 引脚号 引脚名 电平 输入 /输出 作 用 1 VSS 接地 电源地 2 VCC +VCC 电源（ +5V） 3 V0 接地 对比调整电压 4 RS 0/1 输入 0=输入指令 1=输入数据 5 R/W 0/1 输入 0=向 LCD 写入指令或数据 1=从 LCD读取信息 6 E 1→ 0 输入 使能信号 . 1 时读取信号 1→ 0（下降沿）执行指令 7～ 14 DB～ DB7 0/1 输入 /输出 数据引脚 15 A +VCC LCD 背光电源正极 16 K 接地 LCD 背光电源负极 LCD1602 的工作原理 LCD1602 通过内置控制器 HD44780 来控制显示， HD44780 包括 DDRAM、 CGROM和 CGRAM。 （ 1） DDRAM 就是显示数据 RAM，用来寄存待显示的字符代码。 共 80 个字节，其 地址和屏幕的对应关系如表 所示： 表 DDRAM 地址和屏幕的对应关系表 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 西南石油大学本科设计 14 （ 2） 同样，在 LCD 模块上也固化了字模存储器，这就是 CGROM 和 CGRAM。 HD44780内置了 192个常用字符的字模，存于字符产生器 CGROM(Character Generator ROM)中，另外还有 8 个允许用户自定义的字符产生 RAM，称为 CGRAM(Character Generator RAM)。 附录 4说明了 CGROM 和 CGRAM 与字符的对应关系。 LCD1602与单片机的连接 在系统中 LCD1602 的数据引脚与单片机的 P2 口相连，控制引脚 6脚与单片机的 、 、 相连。 其连接电路图如图 所示： 图 LCD1602 在系统中与单片机的连接图 控制核心 AT89S52单片机 AT89S52引脚功能描述 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K在系统可编程 Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k字节 Flash， 256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位 定数字频率计的设计 15 时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工 作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52。 其引脚图如图 所示： 图 AT89S52 单片机引脚图 P0 口： P0口是一个 8位漏极开路的双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL 逻 辑电平。 对 P0端口写 “1” 时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0口也被作为低 8位地址 /数据复用。 在这种模式下， P0具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。 程序校验 时，需要外部上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P1 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 此外， 和 分别西南石油大学本科设计 16 作定时器 /计数器 2的外部计数输入（ ）和时器 /计数器 2 的触发输入（ ）， 在 flash 编程和校验时， P1口接收低 8 位地址字节。 P2 口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作 为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR） 时， P2 口送出高八位地址。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P3 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，在 flash 编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号 ， 端口引脚第二功能 如表 所示： 表 P3 口引脚第二功能 引脚号 第二功能 RXD(串行输入口 ) TXD(串行输出口 ) INTO(外中断 0) INT1(外中断 1) TO(定时 /计数器 0) T1(定时 /计数器 1) WR(外部数据存储器写选通 ) RD(外部数据存储器读选通 ) 此外， P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。 RST—— 复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG—— 当访问外 部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通数字频率计的设计 17 过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN—— 程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89S52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN 信号。 EA/VPP—— 外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH）， EA端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存 EA端状态。 如 EA端为高电平（接 Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。 FLASH 存储 器编程时，该引脚加上 +12V的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 AT89S52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。 时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。 内部方式的时钟电路如图 所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。 定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。 晶体振荡频率可以在 ～ 12MHz之间选择，电容值在 5pF～ 30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。 图 内部方式时钟电路 图 外部方式时钟电路 外部方式的时钟电路如图 所示， XTA。