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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)課設(shè)報(bào)告(編輯修改稿)

2024-12-13 21:29 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 (1)增強(qiáng)型 1T 流水線 / 精簡指令集結(jié)構(gòu) 8051 CPU (2)工作電壓: ( 5V 單片機(jī)) / ( 3V 單片機(jī) (3)工作頻率范圍: 0 35 MHz,相當(dāng)于普通 8051 的 0~ 48MHz. 數(shù)字頻率計(jì) 10 (4)用戶應(yīng)用程序空間 12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K 字節(jié) (5)片上集成 512 字節(jié) RAM (6)通用 I/O 口( 27/23 個(gè)),復(fù)位后為:準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉(普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口) 可設(shè)置成四種模式:準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉,推挽 / 強(qiáng)上拉,僅為輸入 / 高阻,開漏 每個(gè) I/O 口驅(qū)動能力均可達(dá)到 20mA,但整個(gè)芯片最大不得超過 55mA (7)ISP(在系統(tǒng)可編程) /IAP(在應(yīng)用可編程),無需專用編程器 可通過串口( )直接下載用戶程序,數(shù)秒即 可完成一片 (8)EEPROM 功能 (9)看門狗 (10)內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路(外部晶體 20M 以下時(shí),可省外部復(fù)位電路) (11)時(shí)鐘源:外部高精度晶體 / 時(shí)鐘,內(nèi)部 R/C 振蕩器。用戶在下載用戶程序時(shí),可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時(shí)鐘。常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為: ~。精度要求不高時(shí),可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘,因?yàn)橛袦仄?,請選 4MHz ~ 8MHz (12)有 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 (13)外部中斷 2 路 ,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 (14)PWM( 4 路) / P C A(可編程計(jì)數(shù)器陣列),也可用來再實(shí)現(xiàn) 4個(gè)定時(shí)器或 4個(gè)外部中斷 (上升沿中斷 / 下降沿中斷均可支持 ) (15)STC89Cc516AD 具有 ADC 功能。 10 位精度 ADC,共 8 路 (16)通用異步串行口 (UART) (17)SPI 同步通信口,主模式 / 從模式 (18)工作溫度范圍: 0 75℃ / 40 +85℃ STC89C51 引腳圖 STC89C51 有 40 個(gè)引腳 ,按引腳功能大致可分為 4 個(gè)種類:電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。 ⒈ 電源 : 數(shù)字頻率計(jì) 11 ⑴ VCC 芯片電源,接 +5V; ⑵ VSS 接地端; ⒉ 時(shí)鐘 :XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 ⒊ 控制線 :控制線共有 4 根, ⑴ ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ① ALE 功能:用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG 功能:片內(nèi)有 EPROM 的芯片,在 EPROM 編程期間,此 引腳輸入編程脈沖。 ⑵ PSEN:外 ROM 讀選通信號。 ⑶ RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。 ① RST( Reset)功能:復(fù)位信號輸入端。 ② VPD 功能:在 Vcc 掉電情況下,接備用電源。 ⑷ EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 ① EA 功能:內(nèi)外 ROM 選擇端。 ② Vpp 功能:片內(nèi)有 EPROM 的芯片,在 EPROM 編程期間,施加編程電源 Vpp。 ⒋ I/O 線 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口: P0、 P P P3 口,共 32 個(gè)引腳。 P3 口還具有第 二功能,用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)。 復(fù)位電路 手動按鈕復(fù)位 手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平(圖 )。一般采用的辦法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí),則 Vcc 的 +5V 電平就會直接加到RST端。手動按鈕復(fù)位的 電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒,所以 完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。 數(shù)字頻率計(jì) 12 圖 手動復(fù)位電路 上電復(fù)位 上電復(fù)位電路如圖 所示,只要在 RST 復(fù)位輸入引腳上接一電容至 Vcc 端,下接一個(gè)電阻到地即可。對于 CMOS 型單片機(jī),由于在 RST 端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻,故可將外部電阻去掉,而將外接電容減至 1181。F。上電復(fù)位的工作過程是在加電時(shí),復(fù)位電路通過電 容加給 RST 端一個(gè)短暫的高電平信號,此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落,即 RST 端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位, RST端的高電平信號必須維持足夠長的時(shí)間。上電時(shí), Vcc 的上升時(shí)間約為 10ms,而振蕩器 的起振時(shí)間取決于振蕩頻率,如晶振頻率為 10MHz,起振時(shí)間為 1ms;晶振頻率為 1MHz,起振時(shí)間則為 10ms。在圖 2 的復(fù)位電路中,當(dāng) Vcc 掉電時(shí),必然會使 RST 端電壓迅速下降到 0V以下,但是,由于內(nèi)部電路的限制作用,這個(gè)負(fù)電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外,在復(fù)位期間,端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài),復(fù)位后,系統(tǒng)將端口置為全 “l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位,則程序計(jì)數(shù)器 PC 將得不到一個(gè)合適的初值,因此, CPU可能會從一個(gè)未被定義的位置開始執(zhí)行程序 圖 上電復(fù)位電路 數(shù)字頻率計(jì) 13 放大整形模塊 對于小電壓信號,數(shù)字頻率計(jì)需要把微弱信號放大, 故 本課設(shè)采用 LM324 放大器,優(yōu)點(diǎn)是使用廣泛,價(jià)格 便宜。 參數(shù)計(jì)算 : 放大器輸出電壓為 R31+ 11UUR???????? (式 31) 放大倍數(shù) n= R31+1R??????=11 (式 32) 圖 放大整形模塊電路圖 施密特整形 施密特整形器 可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于 vt+,即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。 整形波形如 圖 所示,放大整形仿真圖如圖 所示 圖 施密特整形 數(shù)字頻率計(jì) 14 圖 放大整形電路仿真圖 HD 7279A 顯示 模塊 HD7279A(見圖 )是一片具有串行接口 的 ,同時(shí)驅(qū)動 8 位共陰式數(shù)碼管的智能顯示驅(qū)動芯片,其中 接單片機(jī)的 CS , 接單片機(jī)的 CLK, 接單片機(jī)的 DATA, 接單片機(jī)的 KEY . 圖 HD7279A HD7279A的控制指令分為二大類 —— 純指令和帶有數(shù)據(jù)的指令。由于本次設(shè)計(jì)只利用了HD7279A構(gòu)成鍵盤和數(shù)碼管顯示,用段數(shù)碼管顯示,在設(shè)計(jì)中用到的 HD7279A 的控制指令有復(fù)位( A4H)和讀鍵盤( 15H)指令和送數(shù)據(jù)指令。 復(fù)位指令( A4H):當(dāng) HD7279A收到該指令后,將所有的顯示清除,所有設(shè)置的字符消隱、閃爍等屬性也被一起消除。執(zhí)行該指令后,芯片所處的狀態(tài)與系統(tǒng)上電后所處的狀態(tài)數(shù)字頻率計(jì) 15 一樣。 帶有數(shù)據(jù)的指令:本次設(shè)計(jì)采用了兩種譯碼方式,一種是下載數(shù)據(jù)且按方式 0譯 碼,即命令由二個(gè)字節(jié)組成,前半部分為指令,格式為 (8XH), X為位地址,后一字節(jié)低四位為數(shù)據(jù)。另一種是下載數(shù)據(jù)但不譯碼方式,即命令由二個(gè)字節(jié)組成,前半部分為指令,格式為 (9XH),X為位地址,后一字節(jié)顯示數(shù)據(jù)從高至低位分別為 DP和 AG。分別對應(yīng) 7段 LED數(shù)碼管的各段。 讀鍵盤指令( 15H):該指令從 HD7279A 讀出當(dāng)前的按鍵代碼。與復(fù)位指令不同,此命令的前一個(gè)字節(jié) 15H 為微控制器傳送到 HD7279A 的指令,而后一個(gè)字節(jié) d0— d7 則為HD7279A 返回的按鍵代碼,本次采用 4X4 鍵盤,則各鍵鍵盤代 碼分別定義為 04H— 07H。此指令的前半段, HD7279A 的 DATA 引腳處于高阻輸入狀態(tài),以接受來自微處理器的指令;在指令的后半段, DATA 引腳從輸入狀態(tài)轉(zhuǎn)為輸出狀態(tài),輸出鍵盤代碼的值。其時(shí)序圖如圖 所示 讀鍵盤指令 (8位,高位在前 ) HD7279輸出的鍵盤代碼 (8位,高位在前 ) 圖 讀鍵盤指令時(shí)序圖 其中: T5=50us, T6=8us,T7=8us。 數(shù)字頻率計(jì) 16 第 四 章 軟件設(shè)計(jì)及程序流程圖 編程語言的選擇及程序的編譯調(diào)試 1)編程語言的選擇 MCS51編程語言常用的有兩種,一種是匯編語言,另一種是 C語言。匯編語言的機(jī)器代碼生成效率很高,但是可讀性并不強(qiáng),復(fù)雜一點(diǎn)的程序就更是難讀懂,而 C 語言在大多數(shù)情況下其機(jī)器代碼生成效率和匯編語言相當(dāng),但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了匯編語言,而且 C語言還可以嵌入?yún)R編來解決高實(shí)效性的代碼編寫問題。 對于開發(fā) 周期來說, C語言的開發(fā)周期通常小于匯編語言很多。 C 語言是一種結(jié)構(gòu)化語言[1]。它層次清晰,便于按模塊化方式組織程序,易于調(diào)試和維護(hù),這種語言的表現(xiàn)能力和處理能力極強(qiáng),它不僅具有豐富的運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型,便于實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它還可以直接訪問內(nèi)存的物理地址,進(jìn)行位( bit)一級的操作。 C語言的模塊化開發(fā)方式使開發(fā)出來
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