【正文】 圖 另外，如果要使測(cè)量精度更高，可以使用兩路信號(hào)同時(shí)測(cè)量，最后取平均值得方法。其擴(kuò)展電路圖如下： 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 A t m e g a 1 6A L EP A 7P A 6P A 5P A 4P A 3P A 2P A 1P A 0G V c c7 4 L S 3 7 31 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D 8 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 QO EG N D_ _+ 1 5 V輸 出 控 制鎖 存 允 許 圖 62 mega16 地址總線擴(kuò)展電路圖 擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器電路 Atmega16 片內(nèi)不帶程序存儲(chǔ)器 ROM，使用時(shí)用戶需外接程序存儲(chǔ)器和一片邏輯電路 373，外接的程序存儲(chǔ)器多為 EPROM 的 2764 系列。當(dāng)對(duì) EPROM 編程時(shí)，由此加入編程脈沖。按直接字節(jié)地址作直接尋址或用工作寄存器組中的 R0 或 R1 作寄存器間接尋址 訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器的操作時(shí)序： 訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào) ALE地址鎖存信號(hào) PSEN片外程序存儲(chǔ)器讀信號(hào) EA片內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)選擇信號(hào)。其中 7個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排列成一個(gè) “8”字形，另一個(gè)圓點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。 由于本設(shè)計(jì)只使用了一個(gè)外部中斷 信號(hào)，還有一個(gè)中斷引腳可以使用，所以可以同時(shí)測(cè)量?jī)陕沸盘?hào)，這樣使整個(gè)系 統(tǒng)的性能和運(yùn)用范圍有了大幅度提高。同時(shí)也向關(guān)心支持我的家人、同學(xué)和朋友致以最衷心的感謝。從論文的選題、 文章結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑到最后的定稿，都得到了導(dǎo)師的細(xì)心指點(diǎn)和提攜。 LED 為八位八段顯示器共陰極， mega16PB 口提供段選碼， PA 口提供位選碼，鍵盤可用 4*8 矩陣鍵盤其列輸出由 PA 口提供，行輸入由 PC0~PC3 提供。本設(shè)計(jì)采用 LED 八段數(shù)碼管作為顯示器。對(duì)片內(nèi) RAM 和片外RAM 操作的區(qū)別在于：片內(nèi) RAM 操作時(shí)無(wú)讀寫信號(hào)產(chǎn)生，片外 RAM 操作時(shí)則有讀寫信號(hào)（ RD,WR）產(chǎn)生。當(dāng) OE 為低電平時(shí)，芯片中的數(shù)據(jù)可由 D7～ D0 輸出。 CLR 為低電平時(shí)被清 0。 縱觀上述三個(gè)模塊，“測(cè)頻法計(jì)算標(biāo)志”建立了閘門時(shí)間控制模塊與計(jì)算顯示之間的聯(lián)系，“測(cè)周法計(jì)算標(biāo)志”則建立了閘門時(shí)間可能改制模塊與信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)模塊之間的聯(lián)系，各任務(wù)模塊之間既獨(dú)立又聯(lián)系，硬件與軟件相配合，中斷與查詢相配合，有效利用 CPU 時(shí)間，有利于提高系統(tǒng)得響應(yīng)速度。而在測(cè)周法時(shí)定時(shí) /計(jì)數(shù)器用于“計(jì)數(shù)” TE、 TH、 TL 三單元內(nèi)容將用于計(jì)算閘門時(shí)間 t=（ TE TH TL） / sf 。在被測(cè)信號(hào)頻率較高時(shí)，采用 測(cè)頻法，閘門時(shí)間 t 可以選擇為 2 的整數(shù)次冪數(shù)，以簡(jiǎn)化二進(jìn)制除法的運(yùn)算，提高系統(tǒng)得響應(yīng)速度，為了保證測(cè)頻法的測(cè)量精度，程序中設(shè)計(jì)了一個(gè)計(jì)數(shù)門檻值GN ,當(dāng)閘門時(shí)間到時(shí)，若對(duì)信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值 N? GN ,則進(jìn)行測(cè)頻法計(jì)算；否則轉(zhuǎn)入測(cè)周法。 （ 4）測(cè)頻法測(cè)量：將 mega16 單片機(jī)的兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器分別定義： T0 為定時(shí)器，T1 為計(jì)數(shù)器，均為 8 位，即采用方式 1，其方式控制字為 51H。尤其是對(duì)于 10Hz 以下的信號(hào)，很難提高測(cè)量精度。 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第五章 軟件 設(shè)計(jì) 測(cè)頻法與測(cè)周法 在軟件上為了在測(cè)量精度和相應(yīng)速度兩方面都取得較好的效果，本設(shè)計(jì)采取測(cè)頻法和測(cè)周法相結(jié)合的技術(shù)。而且還必須在該中斷服務(wù)程序返回前撤銷中斷請(qǐng)求（ INTX 變?yōu)楦唠娖剑悦庠俅芜M(jìn)入中斷而出錯(cuò)。 MEGA 系列單片機(jī)提供的 5~6 個(gè)中斷源中，兩個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)由外部產(chǎn)生并輸入請(qǐng)求信號(hào)，稱之為外部中斷源。 4． 4 中斷技術(shù) 引發(fā)中斷請(qǐng)求的源頭稱為中斷源，中斷源的多少反映計(jì)算機(jī)處理中斷的能力，終端系統(tǒng)必須具備正確判斷中斷源的功能，一般有兩種識(shí)別方式：查詢終端和向量中斷。此口 是雙向、輸入三態(tài)控制的通道口。 所以就需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣 ，在各微處理器和各器件間單獨(dú)連線線，則線的數(shù)量將多得驚人，所以在微處 理機(jī)中引 入了總線的概念，各個(gè)器件共同享用連線，所有器件的 8 根數(shù)據(jù)線全部接到 8 根公用的線上，即相當(dāng)于各個(gè)器件并聯(lián)起來(lái)，但僅這樣還不行，如果有兩 個(gè) 器件同時(shí)送出數(shù)據(jù)，一個(gè)為 0，一個(gè)為 1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是是不允許的 。這款芯片具備了 AVR 系列單片機(jī)的主要的特點(diǎn)和功能，不僅適合應(yīng) 用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，同時(shí)也方便初學(xué)入門。它可以在與光軸 0 到 25 的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過(guò)反射后，還是從這根反射線返回。 圖 31 傳感器工作原理圖 發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。在風(fēng)速計(jì)旋轉(zhuǎn)中 , 這個(gè)風(fēng)向舵根據(jù)其與風(fēng)向的相對(duì)位置不同 , 便產(chǎn)生加速度或減速度。 由上述兩測(cè)量公式可知，對(duì)于某一確定系統(tǒng)， Z 和 R 都是常量，因此測(cè)量轉(zhuǎn)速 n或線速度 v 需要測(cè)量的只有兩個(gè)量 —— 閘門時(shí)間 t 和在 t 時(shí)間內(nèi)輸入的脈沖個(gè)數(shù) N。金屬圓盤上均勻的開出 60~360個(gè)槽，固定在旋轉(zhuǎn)軸上。基于單片機(jī) 的風(fēng)速儀 ，可以克服目前風(fēng)速儀的弊端，作為目 前風(fēng)速儀 的有益補(bǔ)充。風(fēng)速測(cè)量的基本原理大致相似，都是通過(guò)某個(gè)敏感元件的某個(gè)特征量的變化來(lái)計(jì)算獲得風(fēng)速，只是存在測(cè)量精度上的區(qū)別。 關(guān)鍵字 ： ATMEGA16 單片機(jī)，風(fēng)速儀，測(cè)周法與測(cè)頻法 Abstract Attached more and more importance in today39。s wind speed measuring instrument 20xx 年 6 月 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 在對(duì)氣象學(xué)越加重視的今天，氣象數(shù)據(jù)的采集更顯重要。風(fēng)力發(fā)電占用土地資源少，資金回收期短，一般不會(huì)產(chǎn)生明顯的自然生態(tài)影響，在社會(huì)上引起的爭(zhēng)議很少，能較快實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展。本文的設(shè)計(jì)旨在解決這一突出問(wèn)題。 本系統(tǒng)借助傳統(tǒng)風(fēng)速儀測(cè)量設(shè)備，以單片機(jī)為處理信號(hào)的工具，使風(fēng)速的測(cè)量精確，及時(shí)。 Mega16 單片機(jī)在這里的作用是采樣信號(hào)脈沖，并按照一定的計(jì)算公式求得所需要的被測(cè)量。當(dāng) C/T =1 時(shí)為計(jì)數(shù)模式，當(dāng) C/T =0 時(shí)為定時(shí)模式 GATE：選通控制。而風(fēng)向的每次變化將會(huì)引起兩個(gè)傳感器平均值的變化。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。所謂遮光式長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一部份 ,使投射剄光電元件上的光通量改變 ,改變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān) . 紅外傳感計(jì)數(shù)器的原理 為了實(shí)現(xiàn)該測(cè)量裝置的便攜性，減少外圍設(shè)備和本身 裝置的體積，本設(shè)計(jì) 采用脈沖式風(fēng)速測(cè)量傳感器作為該裝置的風(fēng)速采集傳感器。 4． 2 系統(tǒng)擴(kuò)展、接口技術(shù) (1) 系統(tǒng)擴(kuò)展： 單片 機(jī)雖然各功能部件齊全，但容量較小，如：片內(nèi) ROM、 RAM、 I/O 口，不夠用時(shí)需要擴(kuò)展，擴(kuò)展三總線、 ROM、 RAM、 I/O 口。 在單片機(jī)內(nèi)部或者外部存儲(chǔ)器及其它器件中有存儲(chǔ)單元，這些存儲(chǔ)單元要被分配地址，才能 用，分配地址也是以電信號(hào)的形 式 給出的，由于存儲(chǔ)單元比較多，所以 ，用于地址分的線也較多，這些線被稱為地址總線。 ，與程序存儲(chǔ)器連法相同。其缺點(diǎn)是軟件查詢循環(huán)占用一定的時(shí)間，每次必須經(jīng)過(guò)從優(yōu)先級(jí)最高的中斷源查詢開始，逐級(jí)向低優(yōu)先級(jí)查詢，影響主機(jī)響應(yīng)中斷的效率。 中斷均可通過(guò)軟件對(duì)其中斷請(qǐng)求標(biāo)志位進(jìn)行置位 /復(fù)位，這與內(nèi)部硬件自動(dòng)置位復(fù)位的效果一樣，亦即可通過(guò)軟件產(chǎn)生中斷請(qǐng)求或?qū)炱鸬闹袛嗾?qǐng)求撤銷，此即所謂的軟件中斷。 （ 2） 尋找中斷入口，根據(jù) 5 個(gè)不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找 5 個(gè)不同的入口地址。測(cè)頻法時(shí)充分利用mega16 單片機(jī)的的兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè)作為定時(shí)器，給出閘門信號(hào)，另一個(gè)作為計(jì)數(shù)器，對(duì)外界脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 （ 2）測(cè)周法：是以被測(cè)信號(hào)單個(gè)（或 N 個(gè)）周期作為閘門信號(hào)，在閘門時(shí)間內(nèi)對(duì)時(shí)標(biāo)脈沖計(jì)數(shù)，從而得到被測(cè)信號(hào)周期 T(或 N*T)，再求出 f=1/T( Nf=T ) 如下圖所示： 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 52 測(cè)周法的波形示意圖 時(shí)標(biāo)信號(hào)作為時(shí)間基準(zhǔn)，一般由高精度的高頻晶振產(chǎn)生。 （ 5）測(cè)周法測(cè)量：適用于較低頻率的信號(hào)。各任務(wù)模塊之間相互獨(dú)立，同時(shí)或交叉的執(zhí)行各自任務(wù)，三者之間的相互聯(lián)系由三個(gè)標(biāo)志位完成，十分有效的利用了 CPU 的時(shí)間，這是軟件設(shè)計(jì)的又一關(guān)鍵之處。最多計(jì)數(shù) 65536 個(gè)脈沖信號(hào)，當(dāng)傳感器信號(hào)脈沖的下降沿引起外部中斷時(shí)若處于測(cè)頻法測(cè)量，在外部中斷服務(wù)程序中對(duì)軟件計(jì)數(shù)單元加 1 然后返回中斷。由于兩路閘門時(shí)間信號(hào)是分別產(chǎn)生的，因此兩路速度信號(hào)的測(cè)量是 完全獨(dú)立且方法相同，文中不再用篇幅介紹都是以測(cè)周法和測(cè)頻法作為基礎(chǔ)。 2764 的引線： 2764 是一塊 8K 8bit 的 EPROM 芯片 A12～ A0? ? 13 位地址信號(hào)輸入線，說(shuō)明芯片的容量為 8K＝ 213 個(gè)單元。讀時(shí) PGM 為高電平。 EA=0：訪問(wèn)片外； EA=1：訪問(wèn)片內(nèi) 。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)碼管顯示器的 顯示常采用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的本設(shè)計(jì)可以廣泛應(yīng)用 于各種速度的測(cè)量，包括測(cè)量汽車行駛速度和加速度；動(dòng)態(tài)計(jì)算速度，加速度的均值，方差；量程大，精確度高，分辨率高；可擴(kuò)展為測(cè)量多路信號(hào)同時(shí)測(cè)量。 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 附 錄： 中斷程序子程序： 用計(jì)數(shù)器 0 對(duì)單片機(jī)的機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù) //計(jì)數(shù)器 0 初始化程序 mov TMOD,09h mov TL0 00h mov TH0 00h clr EX0 //統(tǒng)計(jì)外接脈沖上升沿至下降沿這段時(shí)間經(jīng)歷過(guò)多少機(jī)器周期 loop1: jb ,loop1 lopp2: jnb ,loop2 setb tr0 //啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù) loop3: jb loop3 clr tr0 //關(guān)計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù) //將計(jì)數(shù)值保留在寄存