【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(gè)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(jì)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(gè)162的字符型液晶顯示模塊。液晶顯示器(LCD)英文全稱為L(zhǎng)iquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來實(shí)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(qǐng)求；由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP安排各中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各中斷同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。：(T1)定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部計(jì)數(shù)輸入。：(RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。在訪問片外EPROM/RAM時(shí)，它輸出高8位地址。P1口每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。作輸入口使用時(shí)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(duì)8751片內(nèi)EPROM固化編程時(shí)，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(chǔ)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(duì)片內(nèi)帶有4KB EPROM的8751編程寫入(固化程序)時(shí)，作為編程脈沖輸入端。平時(shí)不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端也以振蕩頻率的1/6固定輸出正脈沖，因而ALE信號(hào)可以用作對(duì)外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。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(chǔ)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(shí)鐘時(shí)，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(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。／計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)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(gè)基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)，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(hào)的困難，并使用LCD1602液晶顯示進(jìn)行顯示。數(shù)字頻率計(jì)按頻段分類：①低速計(jì)數(shù)器：最高計(jì)數(shù)頻率＜10MHz；②中速計(jì)數(shù)器：最高計(jì)數(shù)頻率10—100MHz；③高速計(jì)數(shù)器：最高計(jì)數(shù)頻率＞100MHz；④微波頻率計(jì)數(shù)器：測(cè)頻范圍1—80GHz或更高。一、通用型計(jì)數(shù)器：通用型計(jì)數(shù)器是一種具有多種測(cè)量功能、多種用途的萬(wàn)能計(jì)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(dòng)、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(hào)頻率，然后用數(shù)字頻率計(jì)來測(cè)量，以提高精確度。能實(shí)現(xiàn)以下幾種功能：（1）能夠?qū)?HZ對(duì)10MHZ正弦波、三角波、方波信號(hào)等周期信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量。（2）系統(tǒng)能夠把測(cè)量信號(hào)的頻率顯示在液晶屏幕上。國(guó)際上數(shù)字頻率計(jì)的分類很多。它可測(cè)量頻率、周期、多周期平均值、時(shí)間間隔、累加計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)等；若配上相應(yīng)插件，就可測(cè)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(zhǎng)度、重量、壓力、溫度、速度等非電量的測(cè)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(jì)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(jì)方案第2章 設(shè)計(jì)方案根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能劃分，系統(tǒng)一共需要以下幾個(gè)模塊：主控模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、溫度檢測(cè)模塊，以下就針對(duì)這幾個(gè)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(shì)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(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的52系列單片機(jī)都會(huì)提供3個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)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(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。,ALE,PSEN和EA：RST/VPD(9腳)：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。ALE/PROG(30腳)：地址鎖存允許信號(hào)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(hào)輸出。PSEN(29腳)：程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。PSEN端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)EA引腳接高電平時(shí)，CPU只訪問片內(nèi)EPROM/ROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，但當(dāng)PC(程序計(jì)數(shù)器)的值超過0FFFH(對(duì)8751/8051為4K)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。：P0口(～，39~32腳)：P0口是一個(gè)漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O口。在CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口分時(shí)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(shí)，應(yīng)先向P1口鎖存地址(90H)寫入全1,此時(shí)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(gè)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(chǔ)器寫選通。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會(huì)有定時(shí)控制需求，如定時(shí)輸出、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描等；也經(jīng)常要對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。和CRT顯示器相比，LCD的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。點(diǎn)陣圖形式液晶由M行N列個(gè)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(duì)應(yīng)1個(gè)字節(jié)的8個(gè)位，即每行由16字節(jié)，共168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416個(gè)顯示單元和顯示RAM區(qū)1024個(gè)字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)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(dòng)寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時(shí)，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(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點(diǎn)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?jī)H64字節(jié)，可以自定義8個(gè)5*7點(diǎn)陣字符或者4個(gè)5*10點(diǎn)陣字符，AC可以存儲(chǔ)DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動(dòng)把地址碼裝入AC，同時(shí)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(jì)開發(fā)。方案二： 采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價(jià)格雖適中，對(duì)于顯示數(shù)字也最合適，而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí)，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(jì)，但是本設(shè)計(jì)需要放大1HZ到10MHZ的信號(hào)，通頻帶比較寬，因此對(duì)集成運(yùn)放的要求較高，一般能處理寬帶信號(hào)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(kù)管理和一個(gè)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(gè)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(kù)；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫(kù)的各種報(bào)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(gè)數(shù)字/模擬信號(hào)仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以便對(duì)電路原理圖進(jìn)行信號(hào)模擬仿真，從而驗(yàn)證其正確性和可行性。（3）高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng)（Advanced Integrity 99）：信號(hào)完整性分析系統(tǒng)提供了一個(gè)精確的信號(hào)完整性模擬器，可用來分析PCB設(shè)計(jì)、檢查電路設(shè)計(jì)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)超調(diào)量、阻抗和信號(hào)諧波要求等[15]。11第3章 實(shí)現(xiàn)功能第3章 實(shí)現(xiàn)功能（1）能夠?qū)?HZ對(duì)10MHZ正弦波、三角波、方波信號(hào)等周期信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量（2）系統(tǒng)能夠把測(cè)量信號(hào)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(hào)，當(dāng)輸入的信號(hào)比較小的時(shí)候單片機(jī)不能直接讀取，因此這里使用了一級(jí)三極管放大電路對(duì)輸入的信號(hào)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(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。原理示意圖如圖35所示。電路圖如圖37所示。本次設(shè)計(jì)中選擇74HC390。因此當(dāng)頻率過高的時(shí)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(shí)對(duì)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(shí)質(zhì)性的功能，如測(cè)量，計(jì)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(gè)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(huì)先進(jìn)行一個(gè)初始化把設(shè)置的變量的值清0，然后開啟定時(shí)器首先對(duì)100分頻后的輸入信號(hào)進(jìn)行1S內(nèi)計(jì)數(shù)，當(dāng)測(cè)量到頻率大于200KHZ的時(shí)候，單片機(jī)會(huì)顯示出當(dāng)前測(cè)量的頻率和周期，然后進(jìn)行下一次計(jì)數(shù)，當(dāng)測(cè)量到的頻率少于200KHZ的時(shí)候，單片機(jī)會(huì)重新采集分頻前的數(shù)據(jù)，把測(cè)量到的數(shù)據(jù)顯示出來，然后再進(jìn)入到下一次的計(jì)數(shù)。在本頻率計(jì)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(dòng),而且亮度不均勻。經(jīng)過我長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)及調(diào)試，本系統(tǒng)基本能實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)系統(tǒng)的所有功能?；菊莆樟薖rotel99SE原理圖的方法，并設(shè)計(jì)了一個(gè)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．