【正文】 ST引腳的第二功能是VPD,即接入RST端，為RAM提供備用電源，以保證存儲在RAM中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。當(dāng)8051上電正常工作后，ALE引腳不斷向外輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率fOSC的1/6。平時不訪問片外存儲器時，ALE端也以振蕩頻率的1/6固定輸出正脈沖，因而ALE信號可以用作對外輸出時鐘或定時信號。如有脈沖信號輸出，則8051/8031基本上是好的。此引腳的第二功能PROG在對片內(nèi)帶有4KB EPROM的8751編程寫入(固化程序)時，作為編程脈沖輸入端。在訪問片外程序存儲器時，此端定時輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。PSEN端有效，即允許讀出EPROM／ROM中的指令碼。要檢查一個8051/8031小系統(tǒng)上電后CPU能否正常到EPROM／ROM中讀取指令碼，也可用示波器看PSEN端有無脈沖輸出。EA/Vpp(31腳)：外部程序存儲器地址允許輸入端／固化編程電壓輸入端。當(dāng)輸入信號EA引腳接低電平(接地)時，CPU只訪問外部EPROM/ROM并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲器。此引腳的第二功能是Vpp是對8751片內(nèi)EPROM固化編程時，作為施加較高編程電壓(一般12V～21V)的輸入端。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載。作輸入口使用時要先寫1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。在此期間，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。P1口每位能驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。P2口(～，21~28腳)：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問片外EPROM/RAM時，它輸出高8位地址。P3口每位能驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。：(RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。：(INT1)外部中斷1輸入。：(T1)定時/計數(shù)器1的外部計數(shù)輸入。：(RD)外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器IE控制CPU是否響應(yīng)中斷請求；由中斷優(yōu)先級寄存器IP安排各中斷源的優(yōu)先級；同一優(yōu)先級內(nèi)各中斷同時提出中斷請求時，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。STC89C52單片機(jī)內(nèi)集成有兩個可編程的定時/計數(shù)器：T0和T1，它們既可以工作于定時模式，也可以工作于外部事件計數(shù)模式，此外，T1還可以作為串行口的波特率發(fā)生器。液晶顯示器(LCD)英文全稱為Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。由于通過控制是否透光來控制亮和暗，當(dāng)色彩不變時，液晶也保持不變，這樣就無須考慮刷新率的問題。本系統(tǒng)顯示部分用的是LCD液晶模塊，采用一個162的字符型液晶顯示模塊。一個字符由68或88點(diǎn)陣組成，即要找到和屏上某幾個位置對應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8個字節(jié)，并且要使每個字節(jié)的不同的位為‘1’，其它的為‘0’，為‘1’的點(diǎn)亮，為‘0’的點(diǎn)暗，這樣一來就組成某個字符。LCD1602液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，LM016L與單片機(jī)MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計數(shù)器RAM(AC)。圖23 LCD1602引腳圖液晶寄存器選擇控制如表21。其內(nèi)部集成了很多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器，提供強(qiáng)大的功能。方案二 采用51系列的單片機(jī)，該單片機(jī)是一個高可靠性，超低價，無法解密，高性能的8位單片機(jī)，32個IO口，且STC系列的單片機(jī)可以在線編程、調(diào)試，方便地實(shí)現(xiàn)程序的下載與整機(jī)的調(diào)試。 方案一： 采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較合適，如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)，且價格也相對較高，所以不用此種作為顯示。但是由于數(shù)碼管動態(tài)掃描需要借助74LS164移位寄存器進(jìn)行移位，該芯片在電路調(diào)試時往往有很多障礙，所以不采用LED數(shù)碼管作為顯示。所以本設(shè)計中方案三中的LCD1602液顯示屏作為顯示模塊。方案二： 采用三極管或者場效應(yīng)管作為放大電路，三極管放大電路所需要原件較為簡單容易購置，而且電路較為成熟，三極管的價格也十分低廉，而且三極管電路性能優(yōu)越，是作為一個低成本的放大電路的不二之選。單片機(jī)程序編寫使用的是《keil》，它是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。運(yùn)行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。電路工程設(shè)計部分：（1）電路原理設(shè)計部分（Advanced Schematic 99）：電路原理圖設(shè)計部分包括電路圖編輯器（簡稱SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器。（2）印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)（Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡稱PCB編輯器）、零件封裝編輯器（簡稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。（3）自動布線系統(tǒng)（Advanced Route 99）：本系統(tǒng)包含一個基于形狀（Shapebased）的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計的自動化。（2）可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)（Advanced PLD 99）：可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)包含一個有語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器（Waveform）。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度的精簡邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計達(dá)到最簡化。本系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主要完成液晶顯示、頻率測量、放大整形濾波等功能的控制，起到總控和協(xié)調(diào)各模塊之間工作的作用。下面對各個模塊的設(shè)計方案逐一進(jìn)行論證分析。（3）系統(tǒng)能夠把測量信號的周期顯示在液晶屏幕上。圖中10K排阻為P0口的上拉電阻，由于P0口跟其他IO結(jié)構(gòu)不一樣為漏極開路的結(jié)構(gòu)，因此要加上拉電阻才能正常使用。用STC89C52的P0口作為數(shù)據(jù)線，、R/W、RS。向LCD的顯示緩沖區(qū)中送字符，程序中采用2個字符數(shù)組，一個顯示字符，另一個顯示電壓數(shù)據(jù)，要顯示的字符或數(shù)據(jù)被送到相應(yīng)的數(shù)組中，,判斷是否夠顯示的個數(shù)，不夠則地址加一取下一個要顯示的字符或數(shù)據(jù)。基極電壓可以由以下公式求得VD=。因為本設(shè)計只處理信號，因此三極管放大電路的輸入端采用的大電容進(jìn)行交流耦合進(jìn)而隔絕交流成分，為了使整個頻率計能測量更小幅值的周期信號，這個電路用旁路電容對發(fā)射極電阻進(jìn)行旁路從而提高其交流放大倍數(shù)，放大倍數(shù)A可以由以下公式求得。但是放大倍數(shù)最終會受限于三極管的β（三極管的電流放大系數(shù)）。施密特觸發(fā)器也有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號電位維持；對于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號，施密特觸發(fā)器有不同的閾值電壓。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱為回差電壓。圖35施密特觸發(fā)器原理示意圖74HC14是一款高速CMOS器件，74HC14引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。圖36 74HC14芯片引腳圖表31 74HC14真值表Input輸入output輸出AYLHHL由于三極管放大電路輸出的信號不是標(biāo)準(zhǔn)的方波信號，存在著上升沿不夠陡峭，波形類似于正弦波等問題，為了使單片機(jī)對信號更好的采集，這里使用了施密特觸發(fā)器74HC14對三極管放大電路輸出的信號進(jìn)行整形。圖37施密特觸發(fā)器電路原理圖其中輸入信號從芯片的1號腳輸入，74HC14本身是一個芯片內(nèi)部帶有6個施密特觸發(fā)器，我這里為了充分利用芯片使用了其中三個，實(shí)際上可以只使用一個。 74HC390芯片介紹分頻電路一般采用十進(jìn)制計數(shù)器如74HC290、74HC390等來實(shí)現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。由其內(nèi)部邏輯框圖(如圖3)可知，其為雙2510異步計數(shù)器，并每一計數(shù)器均有一個異步清零端（高電平有效）。圖38 74HC390內(nèi)部邏輯框圖 74HC390分頻電路設(shè)計由于單片機(jī)運(yùn)行速度有限，單片機(jī)運(yùn)行一條基礎(chǔ)指令需要1個機(jī)器周期即12個是時鐘周期，換算成時間為1us。為了解決這個問題，這設(shè)計加入了一個100分頻的計數(shù)器。這樣高低搭配可以擴(kuò)大單片機(jī)的測量頻率。其中電路圖如圖39所示。軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計做一個總體規(guī)劃。這兩類軟件的設(shè)計方法各有特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計偏重算法效率，與硬件關(guān)系密切，千變?nèi)f化。在各執(zhí)行模塊進(jìn)行定義時，將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問題也一并規(guī)劃好。首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。這如同當(dāng)一名操作工人比較容易，而當(dāng)一個廠長就比較難了。整個系統(tǒng)軟件可分為后臺程序（背景程序）和前臺程序。也可以將全部程序均安排在前臺，后臺程序為“使系統(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)”，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾。圖315 LCD1602初始化子函數(shù)流程圖首先先調(diào)用液晶自定義的字庫，設(shè)置好DDRAM地址后在第一行顯示，根據(jù)程序中的數(shù)據(jù)設(shè)置顯示數(shù)據(jù)的首地址并設(shè)置循環(huán)量，在循環(huán)過程中不斷的取字符代碼直到終止，第二行的顯示過程同一行的顯示過程一樣，兩行顯示完畢后便結(jié)束子程序。在制作硬件電路之前，我們先根據(jù)實(shí)際需要的功能劃分硬件模塊，并且在PROTEL里面畫出其硬件原理圖和PCB圖，檢查無誤后開始在萬用板上焊接。回想這些問題只要認(rèn)真多思考都是可以避免的，以下為主要的問題：問題1：一開始三極管放大電路總是不能放大交流信號，輸出總是一個直流電壓問題2：開始的時候液晶屏幕總是顯示方格，不能正常顯示內(nèi)容。首先為了更好的測試效果，我最開始是直接在PROTUES軟件下進(jìn)行仿真，在確定無誤后，再把程序燒錄到實(shí)物中運(yùn)行。在軟件的調(diào)試過程中主要遇到的問題如下：問題3：燒入程序后，LCD液晶顯示閃動,而且亮度不均勻。問題2：開始的時候液晶屏幕總是顯示方格，不能正常顯示內(nèi)容解決: 經(jīng)過查找芯片手冊，知道LCD1602有一個管腳是專門負(fù)責(zé)調(diào)解對比度的，一開始的時候直接接高電平因此不能正常顯示，后來因引腳連接到一個電位計的中間抽頭，通過電位器就可以改變液晶的對比度。解決：首先對調(diào)用的延時進(jìn)行逐漸修改，可以解決顯示閃動問題。（附上仿真圖或?qū)嵨镎掌﹫D41仿真圖圖42實(shí)物圖正面圖42實(shí)物圖背面第5章 總結(jié)第5章 總結(jié)通過這次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了不少課本上沒有的知識，也鍛煉了自己的動手能力，將以前學(xué)