【正文】 LM016L與單片機(jī)MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計數(shù)器RAM(AC)。本系統(tǒng)顯示部分用的是LCD液晶模塊，采用一個162的字符型液晶顯示模塊。液晶顯示器(LCD)英文全稱為Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來實現(xiàn)色彩的顯示器。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器IE控制CPU是否響應(yīng)中斷請求；由中斷優(yōu)先級寄存器IP安排各中斷源的優(yōu)先級；同一優(yōu)先級內(nèi)各中斷同時提出中斷請求時，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。：(T1)定時/計數(shù)器1的外部計數(shù)輸入。：(RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。在訪問片外EPROM/RAM時，它輸出高8位地址。P1口每位能驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。作輸入口使用時要先寫1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。此引腳的第二功能是Vpp是對8751片內(nèi)EPROM固化編程時，作為施加較高編程電壓(一般12V～21V)的輸入端。EA/Vpp(31腳)：外部程序存儲器地址允許輸入端／固化編程電壓輸入端。PSEN端有效，即允許讀出EPROM／ROM中的指令碼。此引腳的第二功能PROG在對片內(nèi)帶有4KB EPROM的8751編程寫入(固化程序)時，作為編程脈沖輸入端。平時不訪問片外存儲器時，ALE端也以振蕩頻率的1/6固定輸出正脈沖，因而ALE信號可以用作對外輸出時鐘或定時信號。RST引腳的第二功能是VPD,即接入RST端，為RAM提供備用電源，以保證存儲在RAM中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。在采用外部時鐘時，該引腳必須接地。圖22 STC89C52單片機(jī)管腳圖部分引腳說明：：XTAL2(18腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。(通用異步接收發(fā)送器)的串行I／O口，用于實現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。／計數(shù)器，每個定時器／計數(shù)器都可以設(shè)置成計數(shù)方式，用以對外部事件進(jìn)行計數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機(jī)控制。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶ROM/EPROM，如8031，8032，80C31等。STC89C52單片機(jī)的基本組成框圖見圖21。因此市面上出現(xiàn)了各式各樣的均以51為內(nèi)核的單片機(jī)。本作品即為一個基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計，它通74HC390芯片進(jìn)行分頻，克服了單片機(jī)難以處理高頻信號的困難，并使用LCD1602液晶顯示進(jìn)行顯示。數(shù)字頻率計按頻段分類：①低速計數(shù)器：最高計數(shù)頻率＜10MHz；②中速計數(shù)器：最高計數(shù)頻率10—100MHz；③高速計數(shù)器：最高計數(shù)頻率＞100MHz；④微波頻率計數(shù)器：測頻范圍1—80GHz或更高。一、通用型計數(shù)器：通用型計數(shù)器是一種具有多種測量功能、多種用途的萬能計數(shù)器。因此，在生產(chǎn)過程中許多物理量，例如溫度、壓力、流量、液位、PH值、振動、位移、速度、加速度，乃至各種氣體的百分比成分等均用傳感器轉(zhuǎn)換成信號頻率，然后用數(shù)字頻率計來測量，以提高精確度。能實現(xiàn)以下幾種功能：（1）能夠?qū)?HZ對10MHZ正弦波、三角波、方波信號等周期信號的頻率進(jìn)行測量。（2）系統(tǒng)能夠把測量信號的頻率顯示在液晶屏幕上。國際上數(shù)字頻率計的分類很多。它可測量頻率、周期、多周期平均值、時間間隔、累加計數(shù)、計時等；若配上相應(yīng)插件，就可測相位、電壓、電流、功率、電阻等電量；配上適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，還可進(jìn)行長度、重量、壓力、溫度、速度等非電量的測量。由于大規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)字集成電路技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)的結(jié)合，數(shù)字頻率計發(fā)展進(jìn)入了智能化和微型化的新階段。 1第2章 設(shè)計方案第2章 設(shè)計方案根據(jù)所要實現(xiàn)的功能劃分，系統(tǒng)一共需要以下幾個模塊：主控模塊、顯示模塊、時鐘模塊、溫度檢測模塊，以下就針對這幾個模塊的選型和論證進(jìn)行討論。這些各大電子生產(chǎn)商推出的單片機(jī)都兼容51指令、并在51的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些功能而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是與51一致的。圖21 STC89C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖 STC89C52單片機(jī)主要特性(CPU)。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢是將RAM和ROM都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶進(jìn)行設(shè)計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。為方便設(shè)計串行通信，目前的52系列單片機(jī)都會提供3個16位定時器／計數(shù)器。，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。,ALE,PSEN和EA：RST/VPD(9腳)：RST是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。ALE/PROG(30腳)：地址鎖存允許信號端。如果想確定8051/8031芯片的好壞，可用示波器查看ALE端是否有脈沖信號輸出。PSEN(29腳)：程序存儲允許輸出信號端。PSEN端同樣可驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載。當(dāng)EA引腳接高電平時，CPU只訪問片內(nèi)EPROM/ROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令，但當(dāng)PC(程序計數(shù)器)的值超過0FFFH(對8751/8051為4K)時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。：P0口(～，39~32腳)：P0口是一個漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O口。在CPU訪問片外存儲器時，P0口分時提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在P1口作為輸入口使用時，應(yīng)先向P1口鎖存地址(90H)寫入全1,此時P1口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。P3口(～，10~17腳)：P3口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。：(INT0)外部中斷0輸入。：(WR)外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會有定時控制需求，如定時輸出、定時檢測、定時掃描等；也經(jīng)常要對外部事件進(jìn)行計數(shù)。和CRT顯示器相比，LCD的優(yōu)點是很明顯的。點陣圖形式液晶由M行N列個顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應(yīng)1個字節(jié)的8個位，即每行由16字節(jié)，共168=128個點組成，屏上6416個顯示單元和顯示RAM區(qū)1024個字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點陣字符160中和5*，CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅64字節(jié)，可以自定義8個5*7點陣字符或者4個5*10點陣字符，AC可以存儲DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動把地址碼裝入AC，同時選擇DDRAM或CGRAM，LCD1602液晶模塊的引腳圖如圖23所示。不過該芯片昂貴不適合一般的設(shè)計開發(fā)。方案二： 采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價格雖適中，對于顯示數(shù)字也最合適，而且采用動態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時，占用單片機(jī)口線少。方案一： 采用集成運(yùn)放作為放大電路，該電路只需要在外部配置少量電阻電容則能完成放大功能，十分方便設(shè)計，但是本設(shè)計需要放大1HZ到10MHZ的信號，通頻帶比較寬，因此對集成運(yùn)放的要求較高，一般能處理寬帶信號的集成運(yùn)放成本比較高。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫的各種報表。電路仿真與PLD部分：（1）電路模擬仿真系統(tǒng)（Advanced SIM 99）：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個數(shù)字/模擬信號仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號和模擬信號，以便對電路原理圖進(jìn)行信號模擬仿真，從而驗證其正確性和可行性。（3）高級信號完整性分析系統(tǒng)（Advanced Integrity 99）：信號完整性分析系統(tǒng)提供了一個精確的信號完整性模擬器，可用來分析PCB設(shè)計、檢查電路設(shè)計參數(shù)、實驗超調(diào)量、阻抗和信號諧波要求等[15]。11第3章 實現(xiàn)功能第3章 實現(xiàn)功能（1）能夠?qū)?HZ對10MHZ正弦波、三角波、方波信號等周期信號的頻率進(jìn)行測量（2）系統(tǒng)能夠把測量信號的頻率顯示在液晶屏幕上。 LCD液晶顯示器如圖33所示。圖33LCD1602與STC89C52的接口圖34三極管放大電路由于單片機(jī)只能讀取數(shù)字信號，當(dāng)輸入的信號比較小的時候單片機(jī)不能直接讀取，因此這里使用了一級三極管放大電路對輸入的信號進(jìn)行放大，其中電路中的R4和R5給三極管的基極提供和合適偏置。A≈R3/(R6//RC4//RC5)其中RC4為C4交流等效阻抗，RC5為C4交流等效阻抗。門電路有一個閾值電壓，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電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。原理示意圖如圖35所示。電路圖如圖37所示。本次設(shè)計中選擇74HC390。因此當(dāng)頻率過高的時候單片機(jī)就不能很精確的換算出頻率。最終換算出其真實對應(yīng)的頻率并在液晶上顯示。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質(zhì)性的功能，如測量，計算，顯示，打印，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色的軟件。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。軟件任務(wù)分析的另一個內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。圖313系統(tǒng)主流程圖單片機(jī)上電后會先進(jìn)行一個初始化把設(shè)置的變量的值清0，然后開啟定時器首先對100分頻后的輸入信號進(jìn)行1S內(nèi)計數(shù)，當(dāng)測量到頻率大于200KHZ的時候，單片機(jī)會顯示出當(dāng)前測量的頻率和周期，然后進(jìn)行下一次計數(shù)，當(dāng)測量到的頻率少于200KHZ的時候，單片機(jī)會重新采集分頻前的數(shù)據(jù)，把測量到的數(shù)據(jù)顯示出來，然后再進(jìn)入到下一次的計數(shù)。在本頻率計的硬件調(diào)試中遇到了很多的問題。最后經(jīng)過多次的模塊子程序的修改，一步一步的完成，最終解決了軟件上的各種問題。問題3：燒入程序后，LCD液晶顯示閃動,而且亮度不均勻。經(jīng)過我長時間的設(shè)計及調(diào)試，本系統(tǒng)基本能實現(xiàn)頻率計系統(tǒng)的所有功能?；菊莆樟薖rotel99SE原理圖的方法，并設(shè)計了一個單片機(jī)最小系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)[1][2]吳運(yùn)昌．模擬電子線路基礎(chǔ)．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2004年[3]閻石．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)．北京：高等教育出版社，1997年[4]張曉麗等．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法．