【正文】 。同時也向關(guān)心支持我的家人、同學和朋友致以最衷心的感謝。從論文的選題、 文章結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑到最后的定稿，都得到了導師的細心指點和提攜。可見，本設(shè)計運用將相當廣泛。并可同時顯示。 由于本設(shè)計只使用了一個外部中斷 信號，還有一個中斷引腳可以使用，所以可以同時測量兩路信號，這樣使整個系 統(tǒng)的性能和運用范圍有了大幅度提高。 LED 為八位八段顯示器共陰極， mega16PB 口提供段選碼， PA 口提供位選碼，鍵盤可用 4*8 矩陣鍵盤其列輸出由 PA 口提供，行輸入由 PC0~PC3 提供。 本系統(tǒng)， mega16 外接 LED 顯示器，經(jīng)驅(qū)動后直接顯示結(jié)果。所謂靜態(tài)顯示，就是把多個 LED 顯示器的每一段與一個獨立的并行口連接起來，而公共端則根據(jù)數(shù)碼管的種類連接到 VCC 或 GND 端，這種連接方式的每一個顯示器都要占用一個單獨的具有鎖存功能的 I/O 端口，用于筆劃段字形代碼，單片機只需把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用再管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼。其中 7個長條形的發(fā)光管排列成一個 “8”字形，另一個圓點形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。本設(shè)計采用 LED 八段數(shù)碼管作為顯示器。 PC PC5 取 0。 長春理工大學畢業(yè)設(shè)計 24 擴展 8KB/16KB EPROM： （ 1）常用的程序存儲器芯片 EPROM紫外線擦除的可編程只讀存儲器常用的芯片有： 2764（ 8KB， 13位地址線）、 27128（ 16KB,14 位地址）、 27256（ 32KB）、 27512（ 64KB） （ 2）擴展 8KB/16KB EPROM 注意： 控制信號： LAE、 PSEN 片選信號： CE() 地址信號： A0~A1 A13 數(shù)據(jù)信號： O0~O7 對于擴展的 64KB 的 2764 的地址范圍為（ 13 位地址線）如下表： 表 2 2764 的地址范圍表 PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 ⅹ 0 ⅹ 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 地址范圍為： 0000~1FFFH。按直接字節(jié)地址作直接尋址或用工作寄存器組中的 R0 或 R1 作寄存器間接尋址 訪問片外程序存儲器的操作時序： 訪問程序存儲器的控制信號 ALE地址鎖存信號 PSEN片外程序存儲器讀信號 EA片內(nèi)、外程序存儲器訪問選擇信號。對片內(nèi) RAM 和片外RAM 操作的區(qū)別在于：片內(nèi) RAM 操作時無讀寫信號產(chǎn)生，片外 RAM 操作時則有讀寫信號（ RD,WR）產(chǎn)生。外部數(shù)據(jù) RAM 與內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM 的功用基本相同，但前者不能進行堆棧操作。 Atmega16 需要擴展 ROM； 8051/8751 片內(nèi)有 4kBROM，不夠用時也需 要擴展。當對 EPROM 編程時，由此加入編程脈沖。當 OE 為低電平時，芯片中的數(shù)據(jù)可由 D7～ D0 輸出。當它有效低電平時，能選中該芯片，故又稱為選片信號。 D7～ D0 ? ? 8 位數(shù)據(jù)，表明芯片的每個存貯單元存放一個字節(jié)（ 8 位二進制數(shù)）。其擴展電路圖如下： 長春理工大學畢業(yè)設(shè)計 22 A t m e g a 1 6A L EP A 7P A 6P A 5P A 4P A 3P A 2P A 1P A 0G V c c7 4 L S 3 7 31 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D 8 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 QO EG N D_ _+ 1 5 V輸 出 控 制鎖 存 允 許 圖 62 mega16 地址總線擴展電路圖 擴展程序存儲器電路 Atmega16 片內(nèi)不帶程序存儲器 ROM，使用時用戶需外接程序存儲器和一片邏輯電路 373，外接的程序存儲器多為 EPROM 的 2764 系列。 CLR 為低電平時被清 0。鎖存端 LE 由高變低時，輸出端 8 位信息被鎖存，直到 LE 端再次有效。 地址所存器擴展電路 用 74LS373 作為地址鎖存器，使數(shù)據(jù)和地址信號分開。流程圖如下： 初 始 化 測頻計算標志 =1？ 測周計算標志 =1？ 清 0 測頻計算標志 調(diào)用測頻計算子程序 調(diào)用顯示子程序 開 始 清 0 測周計算標志 調(diào)用測周計算子程序 N N Y Y 長春理工大學畢業(yè)設(shè)計 20 圖 56 顯示程序流程圖 開始 置段、位選碼初值 8155 初始化 位選碼 PA 口 查段選碼表 段選碼 PB 口 延時 1ms 指向下一個單元 顯示完成 返回 Y 選擇下一位 N 長春理工大學畢業(yè)設(shè)計 21 第六章 硬件設(shè)計 硬件結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 7 4 l L S 3 7 32 7 6 4A 0/A 7D 0/D 7A 8/A 1 3P B 0/P B 7P A 0/P A 7I N T 0I N T 1X T A L 1X T A L 2A L EE AR DA t m e g a 1 6P C 0/P C 5W R_ _— — —_ __ _ _ _ __ _G E_ __ _傳感器信號顯示輸出P_ _ 圖 61 單片機測量處理硬件原理框圖 另外，如果要使測量精度更高，可以使用兩路信號同時測量，最后取平均值得方法。 縱觀上述三個模塊，“測頻法計算標志”建立了閘門時間控制模塊與計算顯示之間的聯(lián)系，“測周法計算標志”則建立了閘門時間可能改制模塊與信號脈沖計數(shù)模塊之間的聯(lián)系，各任務(wù)模塊之間既獨立又聯(lián)系，硬件與軟件相配合，中斷與查詢相配合，有效利用 CPU 時間，有利于提高系統(tǒng)得響應速度。程序流程如圖 8，測頻法計算相對簡單，若閘門時間 t=2m秒，只須將計數(shù)值 N 右移或左移 m位，再乘以系數(shù)（求線速度時為 2RZ? ）入 口 N+1 N 測周標志 =1？ 停定時 /計時器 保護 N 保護 TE TH TL 置測周計算標志 重賦初值 啟動定時 /計數(shù)器 中斷返回 Y N 長春理工大學畢業(yè)設(shè)計 19 圖 55 計算顯示模塊流程圖 就可以了。若處在測周法測量，需要立即停 止定時 /計數(shù)運行，用以得到整周期的運行時間，并將定時 /計數(shù)器的計算值以及信號脈沖的計數(shù)值保存起來，供測周法計算使用。 信號脈沖計數(shù)是由外部中斷 INTX 配合軟件計數(shù)器完成的，在 mega16 內(nèi)部RAM 中開辟兩個字節(jié)作為信號脈沖軟 件計數(shù)單元。而在測周法時定時 /計數(shù)器用于“計數(shù)” TE、 TH、 TL 三單元內(nèi)容將用于計算閘門時間 t=（ TE TH TL） / sf 。這里需要著重說明中斷入口 到達設(shè) 定時間 N? GN 保護 N 賦初值 關(guān)定時器 檢測到下降沿開計數(shù)器 下一個下降沿到， 關(guān)計數(shù)器 保護 TE TH TL 值 置測頻計算標志 置測周計算標志 中斷返回 N N Y Y 長春理工大學畢業(yè)設(shè)計 17 一點， TE、 TH、 TL 三個單元內(nèi)容的含義在測頻法和測周法中是不同的，在測頻法時。 閘門時間控制是由定時 /計數(shù)器配合軟件實現(xiàn)的， mega16 單片機在 12MHz 晶振時最大定時時間為 1621 ?s? =，為了獲得更長的閘門時間，擴展一個軟件定時 /計數(shù)器 TE，當硬件定時 /計數(shù)器溢出中斷時，在中斷服務(wù)程序中加 1，然后進行改任務(wù)模塊（閘門控制模塊）的其他各項處理。 程序流程圖如下圖所示： 長春理工大學畢業(yè)設(shè)計 16 圖 53 定時 /計數(shù)器中斷程序流程圖 5． 2 程序結(jié)構(gòu) 由于雙路信號的測量完全獨立，所以下面以單路測量為例說明程序結(jié)構(gòu)，該程序包含三大任務(wù)模塊：閘門時間控制模塊，信號脈沖計數(shù)模塊，計算顯示模塊。在被測信號頻率較高時，采用 測頻法，閘門時間 t 可以選擇為 2 的整數(shù)次冪數(shù)，以簡化二進制除法的運算，提高系統(tǒng)得響應速度，為了保證測頻法的測量精度，程序中設(shè)計了一個計數(shù)門檻值GN ,當閘門時間到時，若對信號脈沖計數(shù)值 N? GN ,則進行測頻法計算；否則轉(zhuǎn)入測周法。定時器的開關(guān)由程序根據(jù) PD 口上的狀態(tài)進行控制，檢測到下降沿時開定時 /計數(shù)器 T0，當緊接著的另一個下降沿被檢測到時關(guān) T0 計數(shù)。采用單片機內(nèi)的一個定時 /計數(shù)器，長春理工大學畢業(yè)設(shè)計 15 以單片機內(nèi)標準機器周期作為標準時間信號，被測量信號的周期作為閘門，由程序控制開關(guān)對標準時間信號進行計數(shù)。當 T0 開始定時計數(shù)同時，打開計數(shù)器 t1，對外部脈沖技術(shù)， 當 T0 達到定時值時，響應中斷，關(guān)計數(shù)器 T1。 （ 4）測頻法測量：將 mega16 單片機的兩個定時 /計數(shù)器分別定義： T0 為定時器，T1 為計數(shù)器，均為 8 位，即采用方式 1，其方式控制字為 51H。另外被測信號頻率越低誤差越小，被測信號頻率高時測量誤差較大。 Mega16 單片機定時器的時標信號就是機器周期，由系統(tǒng)晶振 12 分頻得到，顯然測周法的誤差是對時標的計數(shù)誤差，最大的相對計數(shù)誤差為： t 1r=ssff T f?? ? ? 式中， f為被測信號的頻率， sf 為時標信號的頻率。在智能化儀器中，往往采用測周法提高對低頻信號測量精度。尤其是對于 10Hz 以下的信號，很難提高測量精度。同時可以看出，若增大閘門時間 t，便可以減小誤差，這樣就不能準確地測出瞬時風速。測頻 法由于閘門信號的啟閉與信 號脈沖不同步，存在計數(shù)誤差。它是固定采樣閘門時間 t，計算脈沖個數(shù) N，通過設(shè)定小數(shù)點位置，取得正確的顯示結(jié)果。 長春理工大學畢業(yè)設(shè)計 13 第五章 軟件 設(shè)計 測頻法與測周法 在軟