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正文內(nèi)容

基于dsp數(shù)字信號(hào)處理器的頻率計(jì)(編輯修改稿)

2024-12-23 21:57 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 存儲(chǔ)器時(shí), 當(dāng)作 數(shù)據(jù) /地址總線。 不擴(kuò)展時(shí),可做一般的 I/O 使用,但內(nèi)部無(wú)上拉電阻,作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入, P1 口被外部下拉為低電平時(shí),將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí), P1 口作為第八位地址接收。 P2 口: P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P2 口緩沖器可接收,輸出 4 個(gè) TTL 門電流,當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時(shí), P2 口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí), P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時(shí),它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì),當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí), P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高 八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口,可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平, P3 口將輸出電流( ILL)這是由于上拉的緣故。 【 3】 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 圖 31 AT89S51引腳圖 VCC:接 +5V電源; GND:接地; :接啟動(dòng) /停止按鍵,控制計(jì)價(jià); :按功能鍵; :按清零鍵; P0 口接數(shù)碼管選段, P2 口接驅(qū)動(dòng)芯片; ( T0)接模擬開(kāi)關(guān)按鍵,替代了出租車計(jì)價(jià)器中的傳感器; 、 口接掉電保護(hù)電路。 時(shí)鐘引腳 :XTAL1 和 XTAL2 兩端接晶振和 30PF 的電容,構(gòu)成時(shí)鐘電路,它可以使單片機(jī)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行; RST:復(fù)位信號(hào)輸入端,高電平有效。當(dāng)在此引腳加兩個(gè)周期的高電平時(shí),就可以完成復(fù)位操作; ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí), ALE(地址鎖存允許)輸出電平用于鎖存地址的低 8 位字節(jié) 。在 FLASH 編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí), ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是:每當(dāng)用 作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 操作, 可通過(guò)特殊功能寄存器( SFR)區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位 。 /EA/VPP :當(dāng) /EA 保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器( 0000HFFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí), /EA 將 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 10 內(nèi)部鎖定為 RESET;當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH 編程期間,此引腳也用于施加 12V編程電源( VPP)。 圖 32 AT89C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 AT89S51 主要特性 1) 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) , 4k 可反復(fù) 擦寫 (1000 次) ISP Flash Rom 2) 32 個(gè)雙向 I/O 口 , 工作電壓 3) 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 , 時(shí)鐘頻率 033MHz 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 4) 全雙工 UART 串行中斷口線 , 128x8Bit 內(nèi)部 RAM 5) 2 個(gè)外部中斷源 , 低功耗空閑和省電模式 6) 中斷喚醒省電模式 , 3 級(jí)加密位 7) 看門狗( WDT)電路 , 軟件設(shè)置空閑和省電功能 8) 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁(yè)編程 , 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 驅(qū)動(dòng)電路 74LS245 是我們常用的芯片,用來(lái)驅(qū)動(dòng) LED 或者其他的設(shè)備,它是 8 路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器,可雙 向傳輸數(shù)據(jù)。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能,既可以輸出,也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng) 8051 單片機(jī)的 P0 口總線負(fù)載達(dá)到或超過(guò) P0 最大負(fù)載能力時(shí),必須接入 74LS245 等總線驅(qū)動(dòng)器。 當(dāng)片選端 /CE 低電平有效時(shí), DIR=“0”,信號(hào)由 B 向 A 傳輸(接收) ;DIR=“1”,信號(hào)由 A 向 B 傳輸;(發(fā)送)當(dāng) CE 為高電平時(shí), A、 B 均為高阻態(tài)。 圖 33 74LS245 芯片 顯示電路 用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管有很多方法,按顯示方式分,有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)(掃描)顯示,按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。靜態(tài)顯示就是顯 示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能,單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再管,直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時(shí)再傳送一次新數(shù)據(jù),顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定,占用很少的 CPU時(shí)間。動(dòng)態(tài)顯示需要 CPU 時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新,顯示數(shù)據(jù)有閃爍感,占用的 CPU 時(shí)間多。這兩種顯示方式各有利弊;靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定,占用很少的 CPU 時(shí)間,但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路,使用的硬件較多;動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感,占用的 CPU 時(shí)間多,但使用的硬件少,能節(jié)省線西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 12 路板空間 ,更重要的是能節(jié)省成本 。 硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成, CPU只要送出標(biāo)準(zhǔn) 的 BCD碼即可,硬件接線有一定標(biāo)準(zhǔn)。軟件譯碼是用軟件來(lái)完成硬件的功能,硬件簡(jiǎn)單,接線靈活,顯示段碼完全由軟件來(lái)處理,是目前常用的顯示驅(qū)動(dòng)方式。 在顯示方面我們選用了 LED 顯示器動(dòng)態(tài)顯示。靜態(tài)顯示雖然亮度較高,接口編程容易,但是每位的段碼線分別與一個(gè) 8 位的鎖存器輸出相連,占用的 I/O口較多,在顯示位數(shù)較多的情況下,一般采用動(dòng)態(tài)顯示。 在多位 LED 顯示時(shí),為了簡(jiǎn)化電路,降低成本,將所有位 LED 的段選線并接在一起,在某一刻時(shí),將要顯示的字符段碼同時(shí)送到每一個(gè)顯示器的各段,但是只讓這一位 LED 顯示。下一時(shí)刻又送下一位 LED要顯示字符的段碼,并只讓下一位 LED顯示 …… .如此輪流,使每位顯示該為的字符,這樣不斷的循環(huán)送出響應(yīng)的段選碼﹑位選碼,就可以獲得視覺(jué)穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。 【 9】 圖 34 顯示電路設(shè)計(jì)原理圖 LED 數(shù)碼有共陰和共陽(yáng)兩種,把這些 LED 發(fā)光二極管的正極接在一起(一般是拼成一個(gè) 8 字加一個(gè)小數(shù)點(diǎn))而作為一個(gè)引腳,叫做共陽(yáng)的,反之就叫共陰的,那么應(yīng)用時(shí)這個(gè)腳就分別接 VCC 和 GND。然后把多個(gè)這樣的 8 字裝在一起就成了多位數(shù)碼管了。共陰數(shù)碼管,陰極接地,當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 平時(shí),發(fā)光二極管點(diǎn)亮,對(duì)應(yīng)的段就顯 示。在本次設(shè)計(jì)仿真中使用的是 6 個(gè)一組的共陰 8 段數(shù)碼管,如下圖所示: 圖 35 共陰極 8 段數(shù)碼管示意圖 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位是 由 外部的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的, 無(wú)論用戶使用哪種類型的單片機(jī),總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng),并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了 “死機(jī) ”、 “程序走飛 ”等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。 所以設(shè)計(jì)好復(fù)位電路是至關(guān)重要的。系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行和重新啟動(dòng)靠復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn),這種工作方式為復(fù) 位方式。單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)都需要復(fù)位,以便 CPU 及其他功能部件都處于一種確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。 【 11】 復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。除了上電復(fù)位外還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平方式 復(fù)位是通過(guò) RST 端經(jīng)電阻與電源VCC 接通而實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)復(fù)位速度比外圍 I/O 接口電路快,并能保證系統(tǒng)可靠地復(fù)位,在初始化程序中安排一定的復(fù)位延遲時(shí)間。 AT89S51 的復(fù)位端高電平有效。 RST 端若由低電平上升到高電平并持續(xù) 兩個(gè)周期,系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)一次復(fù)位操作。在復(fù)位電路中,按下一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)就使在 RST端出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平,就實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 14 圖 36 復(fù)位電路模塊設(shè)計(jì) 掉電保護(hù)電路 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的儀器儀表,家用電器,工業(yè)監(jiān)控等系統(tǒng)中,對(duì)某些狀態(tài)參數(shù),不僅要求能夠在線修改,而且斷電能保持,以備上電后恢復(fù)系統(tǒng)的狀態(tài)。斷電數(shù)據(jù)保護(hù)方法可選用具有斷電保護(hù)功能的 RAM 和電可擦存儲(chǔ)器EEPROM。具有斷電保護(hù)功能的 RAM容量大,速度快,但占用線多,成本高,EEPROM 適合數(shù)據(jù)交換量少,對(duì)傳送速度要求不高的場(chǎng)合。 【 11】 EPROM 有 并行和串行之分,并行 EEPROM 速度比串行快,容量大。串行芯片成本低,線路簡(jiǎn)單,工作可靠,占用單片機(jī)口線資源少。 AT24CX 系列串行 EEPROM 是目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用較多的 EEPROM芯片。其系列串行 EEPROM 除具有體積小、功耗低、工作電壓有效范圍寬等特點(diǎn)外,還具有型號(hào)多,容量大, I2C 總線協(xié)議,占用 I/O 口線少,芯片擴(kuò)展配置方便靈活,讀 /寫操作相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。在智能化裝置中,正日益獲得廣泛應(yīng)用。 AT24CX 系列 EEPROM 為串行的用電擦除的可編程 CMOS 只讀存儲(chǔ)器。自定時(shí)寫周期包括自動(dòng)擦除時(shí)間不 超過(guò) 10ms,典型時(shí)間為 5ms。擦除 /寫入周期壽命一般都可達(dá)到 10 萬(wàn)次以上。片內(nèi)數(shù)據(jù)保存壽命可達(dá) 410 年以上。采用單一電壓 +5V,低功耗工作電流 1mA,備用狀態(tài)只有 10uA,端口為三態(tài)門輸出,與 TTL電平兼容。一般商業(yè)品工作溫度為 0~ +70℃,工業(yè)品為 40~ +85℃。這個(gè)系列的芯片有 8 腳 DIP(雙列直插)封裝, 8 腳 SOIC(表面貼裝)封裝,一部分型號(hào)還有 14 腳 SOIC 封裝。 【 10】 掉電保護(hù)電路中采用了存儲(chǔ)芯片 AT24C02。 它的作用是在電源斷開(kāi)的時(shí)候,存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)置的單價(jià)信息 ,采用串行的總線和單片機(jī)的通訊 。 AT24C02 系列串行 EEPROM 引腳、容量及結(jié)構(gòu) 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 15 目前我國(guó)應(yīng)用最多的封裝形式是 8 腳封裝 ,如圖 36 所示: 圖 37 AT24C02 型號(hào)和引腳 圖中 R1, R2 是上拉電阻,其作用時(shí) 減少 AT24C02 的靜態(tài)功耗。由于 AT24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的,采用串口的方式傳送數(shù)據(jù),所以只用兩根線 SCL(時(shí)鐘脈沖)和 SDA(數(shù)據(jù) /地址)與單片機(jī) 和 連接,進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)。 每當(dāng)設(shè)定一次單價(jià),系統(tǒng)就自動(dòng)調(diào)用存儲(chǔ)程序,將單價(jià)信息保存在芯片內(nèi),當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時(shí)候,自動(dòng)調(diào)用讀存儲(chǔ)器程序,將存儲(chǔ)器內(nèi)的單價(jià) 等信息,讀到緩存單元里,供主程序使用。 AT24C02 的 EEPROM 的引腳說(shuō)明如下: 1) SCL— 串行時(shí)鐘端,用于對(duì)輸入和輸出數(shù)據(jù)的同步。寫入串行 EEPROM的數(shù)據(jù)用 SCL 上升沿同步,輸出數(shù)據(jù)用下降沿同步 2) SDA— 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端,漏極開(kāi)路結(jié)構(gòu)。 使用時(shí)該引腳必須接一個(gè) 左右的上拉電阻。 SDA 線上數(shù)據(jù)傳送順序是高位在先,低位在后。 3) WP— 寫保護(hù),用于硬件數(shù)據(jù)保護(hù)功能。 當(dāng)該引腳接地時(shí),可以對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)器進(jìn)行正常讀 /寫操作;當(dāng)其接電源 Vcc時(shí),芯片就具有寫保護(hù)功能,被保護(hù)的區(qū)域因型號(hào)而異。被 保護(hù)部分的讀操作不受影響,實(shí)際上這時(shí)被保護(hù)的區(qū)域就可以作為串行只讀存儲(chǔ)器。英注意,對(duì)AT24C08 芯片,雖然第 7 腳也定義為 WP,但實(shí)際不起作用。 A0, A1, A2— 片選或以頁(yè)面選擇地址輸入,用于 EEPROM 器件地址編碼。 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 16 將這 3 個(gè)引腳配置成不同的編碼值,可選中不同的芯片。在同一串行總線上最多可擴(kuò)充 8 片同一容量或不同容量的芯片。但注意,有些型號(hào)的地址是無(wú)效的。例如, AT24C16 所對(duì)應(yīng)的 3 個(gè)引腳均無(wú)效,因此使用 AT24C16 時(shí)只能尋址 1 片,同樣,使用 AT24C04 時(shí)刻尋址 4 片;使用 AT24C08 可尋址 2 片。 TEST— 測(cè)試,用于對(duì)存儲(chǔ)器的檢測(cè)。 VCC— 電源電壓 +5V。 GND— 接地端。 NC— 未連接。 ATC24C02 是目前最常用的型號(hào),支持器件地址編碼,統(tǒng)一串行總線最多時(shí)可同時(shí)連接 1~ 8 片,支持硬件設(shè)置數(shù)據(jù)保護(hù)。 時(shí)鐘電路 由于單片機(jī)沒(méi)有時(shí)鐘模塊,故外接一個(gè)晶振,來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖。 時(shí)鐘脈沖電路的主要作用是對(duì)外發(fā)出時(shí)序控制信號(hào),在 AT89S51 芯片上, XTAL1 和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出 ,其中,當(dāng)與本試驗(yàn)線路相同時(shí),即使用內(nèi)部時(shí)鐘方式時(shí), XTAL1和 XTAL2必須外接石英晶體和微調(diào) 電容,其中電容 C C2 對(duì)振蕩頻率起穩(wěn)定的作用,振蕩頻率應(yīng)在 —— 12MHz。該反向放大器可以配 置為 片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件, XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器,因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 時(shí)鐘頻率越高,單片機(jī)控制器的節(jié)拍越快,運(yùn)算速度也越快。 本設(shè)計(jì)中使用的振蕩電路,有 12MHZ 晶體振蕩器和兩個(gè)約 33PF 的電容組成,在 XTAL
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