【文章內(nèi)容簡介】 入口使用。作 7 為 輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入， P1口功能具體如表1 所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 表 1 P1口的第二種功能說明表 引腳號(hào) 第二功能 T2(定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入 )，時(shí)鐘輸出 T2EX(定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制 ) MOSI(在系統(tǒng)編程用 ) MISO(在系統(tǒng)編程用 ) SCK(在系統(tǒng)編程用 ) P2 口： P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL邏輯電平。對 P2 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 P3口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL邏輯電平。對 P3 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 P3 口亦作為 AT89C51特殊功能（第二功能）使用， P3口功能如表 2所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3口也接收一些控制信號(hào)。 表 2 P3口的第二種功能說明表 引腳號(hào) 第二功能 RXD（串行輸入） TXD (串行輸出 ) INT0 （外部中斷 0） 8 （外部中斷 1） T0(定時(shí)器 0 外部輸入 ) T1(定時(shí)器 1 外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RST:復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存 器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機(jī)引腳分配 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及各模塊的分析得出，單片機(jī)的引腳分配如表 3所示。 表 3 單片機(jī)端口分配表 模 塊 端口 功能 顯示模塊 、 數(shù)碼管頻率值顯示 LED 單位顯示 分頻模塊 通道選擇 清 零 電源模塊 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器 T、整流、濾波及穩(wěn)壓電路所組成 [8]，基本框圖如圖 7所示。 9 圖 7 直流穩(wěn)壓電源框圖及波形 (1)電源變壓器 T的作用是將 220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓 Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為 P2/P1=n，式中 n是變壓器的效率。 (2)整流電路：整流電路將交流電壓 Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓 U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 （ 3）濾波電路：各濾波電路 C滿足 RLC=（ 3~5） T/2，式中 T為輸入交流信號(hào)周期， RL為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。 圖 9 濾波電路 (4)穩(wěn)壓電路 :常用的穩(wěn)壓電路有兩種形式：一是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，二是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。二者的工作原理有所不同。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會(huì)引起其電流有較大變化這一特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。它一般適用于負(fù)載電流變化較小的場合。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是利用電壓串聯(lián)負(fù)反饋的原理來調(diào)節(jié)輸出電壓的。集成穩(wěn)壓電源事實(shí) 上是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的集成化。 10 電源電路設(shè)計(jì) 根據(jù)上述介紹設(shè)計(jì)，電源電路包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等模塊組成，使用 LED 進(jìn)行電源工作狀態(tài)指示。 LM78XX 系列三端穩(wěn)壓 IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少 [9]，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜 ，因此 使用 LM7805 穩(wěn)壓芯片進(jìn)行 5V的電源電路設(shè)計(jì) 。 具體的 5V電源電路如下圖10 所示。 T1TransD1Bridge2200uFC2100uFC4C3C5D2S1SWSPST220R1IN12OUT3GNDU2 LM7805~220V5V 圖 10 5V直流電源電路 由于輸入的信號(hào)可以是正弦波，三角波。而后面的閘門或計(jì)數(shù)電路要求被測信號(hào)為矩形波，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)整形電路則在測量的時(shí)候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。在整形之前由于不清楚被測信號(hào)的強(qiáng)弱的情況。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。當(dāng)輸入信號(hào)電壓幅度較大時(shí)，通過輸入衰減電路將電壓幅度降低。當(dāng)輸入信號(hào)電壓幅度較小時(shí)，前級(jí)輸入衰減為零時(shí)若不能驅(qū)動(dòng)后面的整形電路，則調(diào)節(jié)輸入放大的增益，時(shí)被測信號(hào)得以放大 [10]。 根據(jù)上述分析，放大電路放大整形電路采用高頻晶體管 3DG100 與 74LS00 等組成。其中3DG100 為 NPN 型高頻小功率三極管，組成放大器將輸入頻率為 fx 的周期信號(hào)如正弦波、三角波及方波等波形進(jìn)行放大。與非門 74LS00 構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對放大器的輸出波形信號(hào)進(jìn)行整形，使之成為矩形脈沖 [11]。具體放大整形電路如圖 11所示。 11 5VQ103DG1001KR2410R2247KR2010KR1939KR23111213U7D74LS00123U15A74LS00564U15B74LS0047uFC17100uFC1847KR21D6F1Vx 圖 11 放大整形電路 分頻設(shè)計(jì)模塊 分頻電路用于擴(kuò)展單片機(jī)頻率測量范圍，并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)頻率和周期測量使用統(tǒng)一信號(hào)，可使單片機(jī)測頻更易于實(shí)現(xiàn)，而且也降低了系統(tǒng)的測頻誤差 ?？捎?74161進(jìn)行分頻 。 分頻電路分析 本頻率計(jì)的設(shè)計(jì)以 AT89S51 單片機(jī)為 核心，利用他內(nèi)部的定時(shí)／計(jì)數(shù)器完成待測信號(hào)周期／頻率的測量。單片機(jī) AT89S51 內(nèi)部具有 2個(gè) 16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作可以由編程來實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)和產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)中斷要求的功能。在定時(shí)器工作方式下，在被測時(shí)間間隔內(nèi)，每來一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 1（使用 12 MHz 時(shí)鐘時(shí)，每 1μs 加 1），這樣以機(jī)器周期為基準(zhǔn)可以用來測量時(shí)間間隔。在計(jì)數(shù)器工作方式下，加至外部引腳的待測信號(hào)發(fā)生從 1 到 0 的跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加 1，這樣在計(jì)數(shù)閘門的控制下可以用來測量待測信號(hào)的頻率。外部輸入在每個(gè)機(jī)器周期被采樣一次，這樣檢測一次 從 1到 0 的跳變至少需要 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期），所以最大計(jì)數(shù)速率為時(shí)鐘頻率的 1／ 24（使用 12 MHz 時(shí)鐘時(shí)，最大計(jì)數(shù)速率為 500 kHz） ，因此采用 74LS161 進(jìn)行外部十分頻使測頻范圍達(dá)到 2MHz。為了測量提高精度，當(dāng)被測信號(hào)頻率值較低時(shí)，直接使用單片機(jī)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)測得頻率值；當(dāng) 被測信號(hào)頻率值較高時(shí)采用外部十分頻后再計(jì)數(shù)測得頻率值。這兩種情況使用 74LS151 進(jìn)行通道選擇，由單片機(jī)先簡單測得被測信號(hào)是高頻信號(hào)還是低頻信號(hào)，然后根據(jù)信號(hào)頻率值的高低進(jìn)行通道的相應(yīng)導(dǎo)通，繼而測得相應(yīng)頻率值。 12 74LS161 芯片介紹 74LS161 是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器 [12]，可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能 。 74LS161 引腳如圖 12 所示。 圖 12 74LS161 引腳圖 時(shí)鐘 CP 和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端 P0~P3， 清零 /MR， 使能 CEP， CET， 置數(shù) PE， 數(shù)據(jù)輸出端 Q0~Q3，以及進(jìn)位輸出 TC (TC=Q0Q1Q2Q3CET) 。表 4為 74161 的功能表。 表 4 74161的功能表 清零 RD 預(yù)置 LD 使能 EP ET 時(shí)鐘 CP 預(yù)置數(shù)據(jù)輸入 A B C D 輸出 Q0 Q1 Q2 Q3 L L L L L H L 上升沿 A B C D A B C D H H L 保 持 H H L 保 持 H H H H 上升沿 計(jì) 數(shù) 其中 RD 是異步清零端， LD 是預(yù)置數(shù)控制端， A、 B、 C、 D 是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端， EP和 ET 是計(jì)數(shù)使能端， RCO(=)是進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)提供了方便。計(jì)數(shù)過程中，首先加入一清零信號(hào) RD＝ 0，使各觸發(fā)器的狀態(tài)為 0，即計(jì)數(shù)器清零。 RD 變?yōu)?1 后，加入一置數(shù)信號(hào) LD＝ 0，即信號(hào)需要維持到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的正跳變到 來后。在這個(gè)置數(shù)信號(hào)和時(shí)鐘脈沖上升的共同作用下，各觸發(fā)器的輸出狀態(tài)與預(yù)置的輸入數(shù)據(jù)相同，這就是預(yù)置操作。接著 EP=ET=1,在此期間 74161一直處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。一直到 EP=0， ET＝ 1，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)狀態(tài)結(jié)束。 從 74LS161 功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端 CR=“0” ，計(jì)數(shù)器輸出 Q Q Q Q0立即為全 “0” ，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng) CR=“1” 且 LD=“0” 時(shí)，在 CP 信號(hào)上升沿作 13 用后， 74LS161 輸出端 Q Q Q Q0 的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端 D3， D2， D1， D0 的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功 能。而只有當(dāng) CR=LD=EP=ET=“1” 、 CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。 74LS161 還有一個(gè)進(jìn)位輸出端 CO，其邏輯關(guān)系是 CO= Q0Q1Q2Q3CET 。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片 74LS161 可以組成 16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。 74LS151 芯片介紹 數(shù)據(jù)選擇端（ ABC）按二進(jìn)制譯碼，以從 8 個(gè)數(shù)據(jù)（ D0D7）中選取 1 個(gè)所需的數(shù)據(jù)。只有在選通端 STROBE 為低電平時(shí)才可選擇數(shù)據(jù)。 74LS151 有