【文章內(nèi)容簡介】 清除端~計數(shù)器脈沖輸出端VDD正電源Vss地: 功能表輸入輸出狀態(tài)/CPCR↑L保持↓L計數(shù)H所有輸出均為L在設(shè)計分頻計數(shù)的時候，要注意到~的輸入信號的波形變換過程，由二進(jìn)制遞加數(shù)可知高位是，低位是，而且通過對波形的理解，可以很直觀的看出來，： 引腳波形圖 液晶顯示模塊LCD1602該顯示模塊由字符型液晶顯示屏（LCD），控制驅(qū)動主電路HD44780及其擴(kuò)展驅(qū)動電路HD44100，少量阻、容元件，結(jié)構(gòu)件等裝配在PCB板上而成。液晶顯示屏是以若干個58或511點陣塊組成的顯示字符群。每個點陣塊為一個字符位，字符間距和行距都為一個點的寬度。該字符型LCD具有字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符（160個57點陣字符和32個510點陣字符）具有64個字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個58點陣字符或四個511點陣字符。且具有80個字節(jié)的RAM。可以分兩行、每一行顯示16個ASCII字符，足以應(yīng)付簡單用戶界面（主要由數(shù)字和英文字母組成）的開發(fā)和系統(tǒng)參數(shù)的顯示。LCD1602為數(shù)據(jù)顯示模塊，其功能和LED顯示模塊相似，都具有數(shù)據(jù)顯示功能。只是LED的顯示僅僅為“8”字結(jié)構(gòu)形顯示數(shù)值，并分為共陰極和共陽極，在顯示時要通過74系列等模塊進(jìn)行驅(qū)動顯示。另外LED引腳比較多，而且在連接線路前，要對引腳進(jìn)行測試，確認(rèn)其對應(yīng)的引腳端，以免在連接時出現(xiàn)共陰極或是共陽極的交叉錯誤，連接線路也比較繁瑣，容易出錯。而LCD1602不僅能顯示測量數(shù)據(jù)的數(shù)值，還能設(shè)置相應(yīng)的測量名稱，如漢語或是英語等。同時，一塊LCD1602顯示模塊能同時顯示8位數(shù)字的測量數(shù)值，連接線路也比較簡單，具有LED無法比擬的優(yōu)越性。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：1．顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新亮點。因此，液晶顯示器畫面品質(zhì)高且不會閃爍。2．?dāng)?shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。3．體積小、質(zhì)量輕液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。4．功耗低相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。另外，LCD1602還能顯示線段、字符、漢字等。： LCD1602示意圖： 引腳功能表編號符號引腳說明1VSS電源地（GND）2VDD電源正極（+5V）3VL對比度調(diào)節(jié)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇（寄存器選擇輸入端），輸入MCU選擇模塊內(nèi)部寄存器類型信號；RS=0，當(dāng)單片機(jī)進(jìn)行寫模塊操作，指向指令寄存器；當(dāng)MCU進(jìn)行讀模塊操作，指向地址計數(shù)器；RS=1，無論單片機(jī)讀操作還是寫操作，均指向數(shù)據(jù)寄存器5R/W讀/寫選擇，輸入單片機(jī)讀/寫模塊操作使能信號；，R/W=0,讀操作時；R/W=1,寫操作時6E模塊使能端，輸入單片機(jī)讀/寫模塊操作使能信號；讀操作時，高電平有效；寫操作時，下降沿有效7D0雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道8D1雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道9D2雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道10D3雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道11D4雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道12D5雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道13D6雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道14D7雙向數(shù)據(jù)口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道15BLK背光源地（0V）16BLA背光源正極（+5V）注意事項:VDD：電源正極，~，通常使用5V電壓；VL：LCD對比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為0~5V。接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，但對比度過高時會產(chǎn)生“影子”，因此通常使用一個10K的電位器來調(diào)整對比度，或者直接串接一個電阻到地；RS：MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU要寫入指令時，使RS為低電平；MCU要寫入數(shù)據(jù)時，使RS為高電平；D0－D7：8位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。若MCU的I/O口資源緊張的話，該模塊也可以只使用4位數(shù)據(jù)線D4－D7接口傳送數(shù)據(jù)。本充電器就是采用4位數(shù)據(jù)傳送方式；BLA：LED背光正極。需要背光時，BLA串接一個限流電阻接VDD，BLK接地，實測該模塊的背光電流為50mA左右；BLK：LED背光地端。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，： 控制指令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示57的點陣字符，高電平時顯示510的點陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。第三章 智能測頻儀的硬件設(shè)計該智能測頻儀設(shè)計的核心部件為單片機(jī)AT89C51，所檢測信號為被測信號，且要經(jīng)過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理以達(dá)到測量輸入頻率的目的。通過頻率測量的分析，可以比較清楚制定頻率測量的方案以及實現(xiàn)方式，整個測量系統(tǒng)在硬件上可分為測量模塊、整形、分頻模塊、數(shù)據(jù)處理和顯示模塊四個部分。信號預(yù)處理電路應(yīng)包括信號放大、波形整形器和分頻器3個模塊。輸入信號經(jīng)過三運(yùn)放放大后，由施密特對其波形整形，被測信號不是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平不能被單片機(jī)測量，所以要用到電壓比較器對信號整形。電壓比較器是對信號進(jìn)行鑒幅與比較的電路，可以將非標(biāo)準(zhǔn)波形轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號，使其輸出的信號與后級電路相兼容的脈沖信號。第三級采用12 位二進(jìn)制異步計數(shù)器4040 ,對整形后的信號進(jìn)行分頻, 然后通過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理，由LCD1602顯示，： 系統(tǒng)硬件框圖 頻率信號的測量由于單片機(jī)具有程序運(yùn)算功能，且頻率為周期的倒數(shù)，使頻率測量與周期測量可以互通。頻率測量的基本原理：按照頻率的定義，即單位時間內(nèi)周期信號的發(fā)生次數(shù)，晶體振蕩器為單片機(jī)提供了振蕩信號。目前測量頻率方法可以有以下幾種實現(xiàn)方法：1．測頻法測頻法是記錄在單位時間內(nèi)待測信號的脈沖個數(shù)N,待測頻率： , 其中又稱為閘門時間。待測信號的脈沖是在閘門時間內(nèi)送入計數(shù)器的。由于閘門的開與閉和計數(shù)脈沖的送入在時間關(guān)系上是隨機(jī)的, 這樣將產(chǎn)生極限范圍為177。1 的計數(shù)誤差, 測頻相對誤差由177。1/決定。對于同一被測頻率信號, 選取閘門時間愈長, 誤差越小；當(dāng)取一定閘門時, 被測頻率越高, 誤差越小。從而使得測量精度隨被測信號頻率的下降而降低。這種方法測量系統(tǒng)簡單，測量輸出速度快，只適用于高頻的測量。2．測周法測周法是在待測信號的一個周期內(nèi), 記錄標(biāo)準(zhǔn)頻率信號變化次數(shù)。這種方法測出的頻率是: , 該方法同樣存在177。1/ 的量化誤差。對于同一標(biāo)準(zhǔn)信號, 被測信號周期越大, 計數(shù)值越大量化誤差177。1/ 越小, 測量誤差越??；當(dāng)被測信號周期不變, 選用的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號越大, 同樣計數(shù)值越大, 量化誤差177。越小, 測量誤差越小。相反的存在測量精度隨被測信號頻率的升高而降低的缺陷。這種方法測量系統(tǒng)簡單, 測量輸出速度快, 只適用于低頻的測量。3．倍頻法倍頻測頻法是為了克服測頻法在低頻測量時精度不高的缺陷發(fā)展起來的，通過A 倍頻, 把待測頻率放大A倍。其中A是根據(jù)被測頻率信號為可變的, 即當(dāng)?shù)皖l時A值大, 高頻時A值小, 其值由測量過程經(jīng)過反饋可編程決定,待測頻率: 這時同樣存在177。 量化誤差, 不過精度提高到原來的A倍。其特點是待測信號脈沖間隔誤差降低, 但測頻程序、倍頻控制電路較復(fù)雜。4. 平均周期測頻法平均周期測頻法是在閘門時間Tc內(nèi)，同時用兩個計數(shù)器分別記錄待測信號的脈沖數(shù)Mx和標(biāo)準(zhǔn)信號的脈沖數(shù)Mo，若標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率為Fo，則待測信號頻率為: Fx = FoMx/Mo，M/T法在測高頻時精度較高；但在測低頻時精度較低。 5. 多周期同步測頻法（等精度測頻）多周期同步測頻法是由閘門時間Tc與同步門控時間Td共同控制計數(shù)器計數(shù)的一種測量方法,待測信號頻率與 M/ T法相同。此法的優(yōu)點是，閘門時間與被測信號同步，消除了對被測信號計數(shù)產(chǎn)生的177。1個字誤差，測量精度大大提高，且測量精度與待測信號的頻率無關(guān)，達(dá)到了在整個測量頻段等精度測量。6. 分頻測頻法分頻測頻法是為了提高測周期法高頻測量時的精度形成的。由于測周期法要求待測信號周期不能太短，所以可通過A分頻使待測高頻信號的周期擴(kuò)大A倍。同樣其中A是根據(jù)被測頻率信號為可變的, 不過當(dāng)?shù)皖l時A值小, 高頻時A值大，具體值也由測量過程經(jīng)過反饋可編程決定。其待測頻率為: ，其特點是高頻測量精度比測周期法提高A倍， 多周期同步測頻原理及誤差分析多周期測頻是在測周的基礎(chǔ)上，在信號的多個時間周期內(nèi)測量信號的頻率。由于被測信號控制門控信號的開啟，所以稱為同步測量。由于測頻和測周都會產(chǎn)生177。1誤差(計數(shù)脈沖和門控信號不同步而產(chǎn)生)和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差(所使用的晶振不穩(wěn)定引起)，且177。1誤差較標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差更大，多周期同步測頻也就是使測量的引誤差盡可能小。： 測量原理圖被測信號和標(biāo)準(zhǔn)晶振信號分別作為計數(shù)器A和B的計數(shù)脈沖，同步門信號作為主門A和B的門控信號，而同步門信號由被測信號和時間控制器共同控制。被測信號作為同步門的觸發(fā)信號，時間控制器控制同步門的預(yù)置時間Tˊ。開始測量時，稍滯后的預(yù)置時間處于被測信號的某一周期低電子或高電子處，同步門尚未開啟，這時被測信號和晶振脈沖信號都不會被計數(shù)。只有當(dāng)被測信號下一個周期的上升沿到達(dá)時同步門才開啟(這里假定觸發(fā)器為上升沿觸發(fā))，被測信號和晶振脈沖信號才開始計數(shù)。當(dāng)時間控制器預(yù)置時間了，結(jié)束時，同步門不會立即關(guān)閉，而是等到被測信號下一個上升沿到來時才關(guān)閉。這時計數(shù)器A和B都停止計數(shù)，實際上同步門的開啟時間為T而不是Tˊ，所以可以得到： （31）其中：T為同步門控時間；（）為被測信號頻率(周期)； ()為標(biāo)準(zhǔn)晶振信號頻率(周期)；M為計數(shù)器A的計數(shù)值；N為計數(shù)器B的計數(shù)值。根據(jù)誤差傳遞公式可以得到被測信號頻率的相對誤差 （32）其中：為標(biāo)準(zhǔn)晶振的頻率準(zhǔn)確度；為計數(shù)器A的計數(shù)相對誤差；為計數(shù)器B的計數(shù)相對誤差。由于計數(shù)器A的計數(shù)是在與被測信號相關(guān)的同步門T進(jìn)行的，被測信號又作為同步門的觸發(fā)信號，且為整數(shù)，故被測信號的計數(shù)值M不存在計數(shù)誤差，即。所以稱這種測量誤差與被測信號無關(guān)的測量方法為同步測量。但由于晶振信號與門控信號不相關(guān)，門B必會產(chǎn)生量化誤差，所以177。1。而，越大時，就越大，就越小減，所以進(jìn)行多周期測量能小測量誤差。由此可見，這種多周期同步測頻法較簡單的測頻測周法能明顯提高測量的準(zhǔn)確度，而且測量誤差與被測信號頻率無關(guān)，可以省去計算中界頻率和選擇測量模式；但由于的存在，而且也遠(yuǎn)大于（目前雙恒溫晶振的頻穩(wěn)度可達(dá)~數(shù)量級)，所以這種測量模式對于要求以上的高準(zhǔn)確度測量仍不能滿足需要，這種測量只能稱作準(zhǔn)同步測量。 多周期完全同步測頻原理完全同步測量就是門控信號與被測信號和標(biāo)準(zhǔn)晶振信號都相關(guān)，測量開始和結(jié)束時門控信號與被測信號和標(biāo)準(zhǔn)晶振信號都同步。這樣在門控時間內(nèi)被測信號和標(biāo)準(zhǔn)晶振信號都沒有量化誤差，從而實現(xiàn)兩信號的完全雙同步。這里