【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0”時(shí)，在 CP 信號(hào)上升沿作用后， 74LS161 輸出端 Q Q Q Q0 的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端 D3， D2， D1， D0 的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng) CR LD EP ET “ 1”、 CP 脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加 1。 74LS161 還有一個(gè)進(jìn)位輸出端 CO，其邏輯關(guān)系是 CO Q0??Q1??Q2??Q3??CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片 74LS161 可以組成 16 進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。數(shù)據(jù)選擇端（ ABC）按二進(jìn)制譯碼，以從 8 個(gè)數(shù)據(jù)（ D0D7）中選取 1 個(gè)所需的數(shù)據(jù)。只有在選通端STROBE 為低電平時(shí)才可選擇數(shù)據(jù)。 151 有互補(bǔ)輸出端（ Y、 W）， Y 輸出原碼， W輸出反碼 [1]。 ?所示。其中 A、 B、 C?選擇輸入端 D0D7 為 ?數(shù)據(jù)輸入端 STROBE?為選通輸端（低電平有效 W 為反碼數(shù)據(jù)輸出端 Y 為數(shù)據(jù)輸出端 圖 15 分頻電路原理圖 顯示模塊 顯示模塊由頻率值顯示電路和量程轉(zhuǎn)換指示電路組成。頻率值顯示電路采用四位共陽(yáng)極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示頻率計(jì)被測(cè)數(shù)值，使用三極管 8550 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使數(shù)碼管亮度變亮，便于觀察測(cè)量。量程轉(zhuǎn)換指示電路由紅、黃、綠三個(gè) LED 分別指示 Hz、 KHz 及 MHz 檔，使讀數(shù)簡(jiǎn)單可觀。 數(shù)碼管介紹 常見(jiàn)的數(shù)碼管由七個(gè)條狀和一個(gè)點(diǎn)狀發(fā)光二極管管芯制成，叫七段數(shù)碼管根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管兩種。根據(jù)管腳資料，可以判斷使用的是何接口類型 [1].兩種數(shù)碼管內(nèi)部原理如圖 16 所示。 圖 16 兩種數(shù)碼管內(nèi)部原理圖 LED 數(shù)碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管類似，只是正向壓降較大，正向電阻也較大。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。由于常規(guī)的數(shù)碼管起輝電流只有 1～ 2 mA，最大極限電流也只有 10～ 30 mA，所以它的輸入端在 5 V 電源或高于 TTL 高電平 V 的電路信號(hào)相接時(shí)，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。 圖 17 數(shù)碼管顯示電路 檔位轉(zhuǎn)換指示電路 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用紅、黃、綠三個(gè) LED 分別指示 Hz、 KHz 及 MHz 檔，根據(jù)被測(cè)信號(hào)的頻率值大小，可以自動(dòng)切換量程單位，無(wú)需手動(dòng)切換，便于測(cè)量和讀數(shù)，簡(jiǎn)單方便。具體設(shè)計(jì)的檔位轉(zhuǎn)換 LED 指示電路如圖 18 所示。 圖 18 LED 檔位指示電路 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要采用模塊化設(shè)計(jì)，敘述了各個(gè)模塊的程序流程圖，并介紹了軟件 Keil 和 Proteus 的使用方法和調(diào)試仿真。 軟件模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 采用模塊化設(shè)計(jì)方法。整個(gè)系統(tǒng)由初始化模塊，信號(hào)頻率測(cè)量模塊，自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換和顯示模塊等模塊組成。系統(tǒng)軟件流程如圖 19 所示。 頻率計(jì)開(kāi)始工作或者完成一次頻率測(cè)量，系統(tǒng)軟件都進(jìn)行測(cè)量初始化。測(cè)量初始化模塊設(shè)置堆棧指針（ SP）、工作寄存器、中斷控制和定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式。定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作首先被設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，即用來(lái)測(cè)量信號(hào)頻率 [15]。 圖 19 系統(tǒng)軟件流程總圖 首先定時(shí)／計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清 0，運(yùn)行控制位 TR 置 1，啟動(dòng)對(duì)待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)閘門由軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)，從計(jì)數(shù)閘門的最小值（即測(cè)量頻率的高量程）開(kāi)始 測(cè)量，計(jì)數(shù)閘門結(jié)束時(shí) TR 清 0，停止計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)寄存器中的數(shù)值經(jīng)過(guò)數(shù)制轉(zhuǎn)換程序從十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。判斷該數(shù)的最高位，若該位不為0，滿足測(cè)量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求，測(cè)量值和量程信息一起送到顯示模塊；若該位為 0，將計(jì)數(shù)閘門的寬度擴(kuò)大 10 倍，重新對(duì)待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)，直到滿足測(cè)量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求。定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作被設(shè)置為定時(shí)器方式，定時(shí)／計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清 0，在判斷待測(cè)信號(hào)的上跳沿到來(lái)后，運(yùn)行控制位 TR 置為 1，以單片機(jī)工作周期為單位進(jìn)行計(jì)數(shù)，直至信號(hào)的下跳沿到來(lái)，運(yùn)行控制位 TR 清 0，停止計(jì)數(shù)。 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器 的最高計(jì)數(shù)值為 65535，當(dāng)待測(cè)信號(hào)的頻率較低時(shí)，定時(shí)／計(jì)數(shù)器可以對(duì)被測(cè)信號(hào)直接計(jì)數(shù)，當(dāng)被測(cè)信號(hào)的頻率較高時(shí)，先由硬件十分頻后再有定時(shí)／計(jì)數(shù)器對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)，加大測(cè)量的精度和范圍。 中斷服務(wù)子程序 T0 中斷服務(wù)子程序流程如圖 20 所示。測(cè)頻時(shí) ,定時(shí)器 T0 工作在定時(shí)方式 ,每次定時(shí) 50mS ,則 T0 中斷 20 次正好為 1 秒 ,即 T0 用來(lái)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào) ,定時(shí)器 T0 用作計(jì)數(shù)器 ,對(duì)待測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù) ,每秒鐘的開(kāi)始啟動(dòng) T0 ,每秒鐘的結(jié)束關(guān)閉T0 ,則定時(shí)器 T0 之值乘以分頻系數(shù)就為待測(cè)信號(hào)的頻率。 圖 20 T0 中斷 服務(wù)子程序 定時(shí)／計(jì)數(shù)器 T1工作在計(jì)數(shù)方式 , 對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù) ,計(jì)數(shù)器 1中斷流程圖如圖 21 所示。 圖 21 計(jì)數(shù)器 1 中斷服務(wù)子程序 顯示子程序 顯示子程序?qū)⒋娣旁陲@示緩沖區(qū)的頻率或周期值送往數(shù)碼管上顯示出來(lái) ,由于所有 4 位數(shù)碼管的 8 根段選線并聯(lián)在一起由單片機(jī)的 P2 口 控制 ,因此 ,在每一瞬間 4 位數(shù)碼管會(huì)顯示相同的字符 ,要想每位顯示不同的字符就必須采用掃描方法輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管 ,即在每一瞬間只點(diǎn)亮某一位顯示字符 ,在此瞬間 ,段選控制口 P2輸出相應(yīng)字符。由 , 每位保持 1mS ,在 10mS～ 20mS 之內(nèi)再點(diǎn)亮一次 ,重復(fù)不止 ,利用人的視角暫留 ,好像 4 位數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮。數(shù)碼管顯示子程序流程如圖 22 所示。 圖 22 顯示子程序流程圖 量程檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換子程序 使用定時(shí)方法實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量時(shí)，外部的待測(cè)信號(hào)通過(guò)頻率計(jì)的預(yù)處理電路變成寬度等于待測(cè)信號(hào)周期的方波，該方波同樣加至定時(shí)／計(jì)數(shù)器的輸入腳（ ）。工作高電平是否加至定時(shí)／計(jì)數(shù)器的輸入腳；當(dāng)判定高電平加至定時(shí)／計(jì)數(shù)器的輸入腳，運(yùn)行控制位 TR 置 1，啟動(dòng)定時(shí)／計(jì)數(shù)器對(duì)單片機(jī)的機(jī)器周期的計(jì)數(shù)，同時(shí)檢測(cè)方波高電平是否結(jié)束；當(dāng)判定高 電平結(jié)束時(shí) TR 清 0，停止計(jì)數(shù)，然后從計(jì)數(shù)寄存器讀出測(cè)量數(shù)據(jù)。由顯示電路顯示測(cè)量結(jié)果，根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷，進(jìn)行頻率計(jì)比較后，進(jìn)行檔位的自動(dòng)切換，具體檔位自動(dòng)切換流程圖如圖 23 所示。 圖 23 量程檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換子程序 應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介 此設(shè)計(jì)需要在 Keil軟件平臺(tái)上完成程序的調(diào)試 ,在 Proteus軟件平臺(tái)上完成仿真顯示。因此介紹如何使用 Keil 和 Proteus 進(jìn)行軟件的仿真。 Keil 簡(jiǎn)介 Keil 軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)系列單片機(jī)的軟件， Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器 等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。而 Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象 [16]。 （ 1）建立工程文件 點(diǎn)擊“ Project New project”菜單，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求給將要建立的工程起一個(gè)名字，你可以在編緝框中輸入一個(gè)名字 ,點(diǎn)擊“保存”按鈕，出現(xiàn)第二個(gè)對(duì)話框，按要求選擇目標(biāo)器件片。建立新文件并增加到組。分別設(shè)置“ target1”中的“ Target,output,debug”各項(xiàng)，使程序匯編后產(chǎn)生 HEX 文件。 （ 2）匯編，調(diào)試系統(tǒng)程序 Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件內(nèi)集成了一個(gè)文本編輯器，用該文本編輯器可以編輯源程序。在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中選擇菜單“ File → New...”、單擊對(duì)應(yīng)的工具按鈕或者快捷鍵 Ctrl +N 將打開(kāi)一個(gè)新的文 本編輯窗口，完成匯編語(yǔ)言源文件的輸入，并且完成源程序向當(dāng)前工程的添加。 然后在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中選擇菜單“ File→ Save As...”可以完成文件的第一次存儲(chǔ)。注意，匯編語(yǔ)言源文件的擴(kuò)展名應(yīng)該是“ ASM”，它應(yīng)該與工程文件存儲(chǔ)在同一文件夾之內(nèi)。在完成文件的第一次存儲(chǔ)以后，當(dāng)對(duì)匯編語(yǔ)言源文件又進(jìn)行了修改，再次存儲(chǔ)文件則應(yīng)該選擇菜單“ File→ Save”、單擊對(duì)應(yīng)的工具按鈕或者快捷鍵 Ctrl +S 實(shí)現(xiàn)文件的保存。 接著的工作需要把匯編語(yǔ)言源文件加入工程之中。選擇工程管理器窗口的子目“ Source Group 1”，再單擊鼠標(biāo)右鍵打開(kāi)快捷菜單。在快捷菜單中選擇“ Add File to Group ‘ Source Group 1’”，加入文件對(duì)話框被打開(kāi)。在這個(gè)對(duì)話框的“查找范圍（ I）”下拉列表框中選擇存儲(chǔ)匯編語(yǔ)言源文件的文件夾，在“文件類型（ T）” 下拉列表框選擇“ Asm Source file（ *.a*； *.src）”，這時(shí)存儲(chǔ)的匯編語(yǔ)言源文件將顯示出來(lái)。雙擊要加入的文件名或者選擇要加入的文件名再單擊“ Add”按鈕即可完成把匯編語(yǔ)言源文件加入工程。文件加入以后，加入文件對(duì)話框并不消失，更多的文件也可以利用它加入 工程。如果不需要加入其它文件，單擊“ Close”按鈕可以關(guān)閉加入文件對(duì)話框。這時(shí)工程管理窗口的文件選項(xiàng)卡中子目錄“ Source Group 1”下出現(xiàn)一個(gè)匯編語(yǔ)言源文件。 需要注意，當(dāng)把匯編語(yǔ)言源文件加入工程但還沒(méi)有關(guān)閉加入文件對(duì)話框，這時(shí)有可能被誤認(rèn)為文件沒(méi)有成功地加入工程而再次進(jìn)行加入操作，系統(tǒng)將顯示所需的文件已經(jīng)加入的提示。在這種情況下，單擊提示框中的“確定”按鈕，再單擊“ Close”按鈕可以關(guān)閉加入文件對(duì)話框。 （ 3）編譯源程序，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，返回上一級(jí)對(duì)錯(cuò)誤更改后重新編譯，直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止。 protues 簡(jiǎn)介 protues 是 Labcenter 公司出品的電路分析、實(shí)物仿真系統(tǒng)，而 KEIL 是目前世界上最好的 51 單片機(jī)匯編和 C 語(yǔ)言的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。他支持匯編和 C 的混合編程，同時(shí)具備強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真功能 [17]。 Protues 能夠很方便的和 KEIL、 Matlab IDE 等編譯模擬軟件結(jié)合。 Proteus 提供了大量的元件庫(kù)有RAM， ROM，鍵盤，馬達(dá)， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件