【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P0 端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時(shí)，P0 口用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻 [7]。6P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì) P1 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。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(duì) 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(duì) 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)7 （外部中斷 0）INT0 （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) (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)DRST: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、 數(shù)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 78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(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(chǎng)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。9 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。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(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。 ~V圖 10 5V 直流電源電路 放大整形模塊由于輸入的信號(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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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。 105VQ3DGKR2479ULSA6BuFC8x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(cè)量范圍，并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)頻率和周期測(cè)量使用統(tǒng)一信號(hào)，可使單片機(jī)測(cè)頻更易于實(shí)現(xiàn)，而且也降低了系統(tǒng)的測(cè)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(cè)信號(hào)周期／頻率的測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量待測(cè)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(cè)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(cè)頻范圍達(dá)到2MHz。為了測(cè)量提高精度，當(dāng)被測(cè)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(cè)得頻率值；當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率值較高時(shí)采用外部十分頻后再計(jì)數(shù)測(cè)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(jiǎn)單測(cè)得被測(cè)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(cè)得相應(yīng)頻率值。11 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 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(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 為 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)