【文章內容簡介】 驅動 8 個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低 8 位地址/數據復用。在這種模式下，P0 具有內部上拉電阻。在 flash 編程時，P0 口用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻 [7]。7P1 口：P1 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅動 4 個TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流。此外，和 分別作定時器/計數器 2 的外部計數輸入和定時器/計數器 2 的觸發(fā)輸入，P1 口功能具體如表 1 所示。在 flash 編程和校驗時，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 第二功能 T2(定時器/計數器 T2 的外部計數輸入 )，時鐘輸出 T2EX(定時器/計數器 T2 的捕捉/ 重載觸發(fā)信號和方向控制) 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 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅動 4 個TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數據存儲器時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址訪問外部數據存儲器時，P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。在 flash 編程和校驗時，P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅動 4 個TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，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 編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。表 2 P3 口的第二種功能說明表引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） TXD (串行輸出)8 （外部中斷 0）INT0 （外部中斷 1） T0(定時器 0 外部輸入) T1(定時器 1 外部輸入) (外部數據存儲器寫選通)WR (外部數據存儲器寫選通)DRST:復位輸入。晶振工作時，RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復位。看門狗計時完成后，RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效。XTAL1:振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機引腳分配根據系統(tǒng)設計及各模塊的分析得出，單片機的引腳分配如表 3 所示。 表 3 單片機端口分配表模 塊 端口 功能、 數碼管頻率值顯示顯示模塊 LED 單位顯示 通道選擇分頻模塊 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 79所示。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變換成脈動的直流電壓。再經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為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻。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，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。它一般適用于負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)負反饋的原理來調節(jié)輸出電壓的。集成穩(wěn)壓電源事實上是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的集成化。10 電源電路設計根據上述介紹設計，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 進行電源工作狀態(tài)指示。L M78XX 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 部 還 有 過 流 、 過 熱 及 調 整 管 的 保 護 電 路 ， 使 用 起 來 可 靠 、 方 便 ， 而 且價 格 便 宜 ， 因 此 使用 LM7805 穩(wěn)壓芯片進行 5V 的電源電路設計。 具體的 5V 電源電路如下圖10 所示。 ~V圖 10 5V 直流電源電路 放大整形模塊由于輸入的信號可以是正弦波，三角波。而后面的閘門或計數電路要求被測信號為矩形波，所以需要設計一個整形電路則在測量的時候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉化成矩形波。在整形之前由于不清楚被測信號的強弱的情況。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。當輸入信號電壓幅度較大時，通過輸入衰減電路將電壓幅度降低。當輸入信號電壓幅度較小時，前級輸入衰減為零時若不能驅動后面的整形電路，則調節(jié)輸入放大的增益，時被測信號得以放大 [10]。根據上述分析，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 的周期信號如正弦波、三角波及方波等波形進行放大。與非門 74LS00 構成施密特觸發(fā)器，它對放大器的輸出波形信號進行整形，使之成為矩形脈沖 [11]。具體放大整形電路如圖 11 所示。 115VQ03DGKR2479ULSA6BuFC8x圖 11 放大整形電路 分頻設計模塊分頻電路用于擴展單片機頻率測量范圍，并實現單片機頻率和周期測量使用統(tǒng)一信號，可使單片機測頻更易于實現，而且也降低了系統(tǒng)的測頻誤差。可用 74161 進行分頻。 分頻電路分析本頻率計的設計以 AT89S51 單片機為核心，利用他內部的定時／計數器完成待測信號周期／頻率的測量。單片機 AT89S51 內部具有 2 個 16 位定時／計數器，定時／計數器的工作可以由編程來實現定時、計數和產生計數溢出時中斷要求的功能。在定時器工作方式下，在被測時間間隔內，每來一個機器周期，計數器自動加 1（使用 12 MHz 時鐘時，每 1μs 加1），這樣以機器周期為基準可以用來測量時間間隔。在計數器工作方式下，加至外部引腳的待測信號發(fā)生從 1 到 0 的跳變時計數器加 1，這樣在計數閘門的控制下可以用來測量待測信號的頻率。外部輸入在每個機器周期被采樣一次，這樣檢測一次從 1 到 0 的跳變至少需要2 個機器周期（24 個振蕩周期），所以最大計數速率為時鐘頻率的 1／24（使用 12 MHz 時鐘時，最大計數速率為 500 kHz），因此采用 74LS161 進行外部十分頻使測頻范圍達到2MHz。為了測量提高精度，當被測信號頻率值較低時，直接使用單片機計數器計數測得頻率值；當被測信號頻率值較高時采用外部十分頻后再計數測得頻率值。這兩種情況使用74LS151 進行通道選擇，由單片機先簡單測得被測信號是高頻信號還是低頻信號，然后根據信號頻率值的高低進行通道的相應導通，繼而測得相應頻率值。12 74LS161 芯片介紹74LS161 是常用的四位二進制可預置的同步加法計數器 [12]，可以靈活的運用在各種數字電路，以及單片機系統(tǒng)種實現分頻器等很多重要的功能。74LS161 引腳如圖 12 所示。圖 12 74LS161 引腳圖時鐘 CP 和四個數據輸入端 P0~P3，清零/MR，使能 CEP，CET，置數 PE，數據輸出端Q0~Q3，以及進位輸出 TC (TC=Q0Q1Q2Q3CET)。表 4 為 74161 的功能表。表 4 74161 的功能表清零RD預置LD使能EP ET時鐘CP預置數據輸入A B C D輸出Q0 Q1 Q2 Q3L L L L LH L 上升沿 A B C D A B C DH H L 保 持H H L 保 持H H H H 上升沿 計 數其 中 RD 是 異 步 清 零 端 ， LD 是 預 置 數 控 制 端 ， A、 B、 C、 D 是 預 置 數 據 輸 入 端 ， EP和 ET 是 計 數 使 能 端 ， RCO(=)是 進 位 輸 出 端 ， 它 的 設 置 為 多 片 集 成 計 數器 的 級 聯(lián) 提 供 了 方 便 。 計 數 過 程 中 ， 首 先 加 入 一 清 零 信 號 RD＝ 0， 使 各 觸 發(fā) 器 的 狀 態(tài)為 0， 即 計 數 器 清 零 。 RD 變 為 1 后 ， 加 入 一 置 數 信 號 LD＝ 0， 即 信 號 需 要 維 持 到 下 一個 時 鐘 脈 沖 的 正 跳 變 到 來 后 。 在 這 個 置 數 信 號 和 時 鐘 脈 沖 上 升 的 共 同 作 用 下 ， 各 觸 發(fā) 器的 輸 出 狀