【正文】 進(jìn)行校準(zhǔn)。 3 利用頻率脈沖信號(hào)、單片機(jī)、單片機(jī)晶振電路、 LCD 液晶顯示等模塊 設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的頻率計(jì)能夠粗略的測(cè)量出被測(cè)信號(hào)的頻率。我們將被測(cè)的頻率脈沖信號(hào)直接送到單片機(jī)的計(jì)數(shù)輸入端，由定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 負(fù)責(zé)定時(shí)，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 負(fù)責(zé)對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)，一旦 T0 定時(shí)時(shí)間到，立刻終止 T1 的計(jì)數(shù)，此時(shí) T1的計(jì)數(shù)值便是單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)。我們將 T0 的定時(shí)時(shí)間設(shè)為 1s，當(dāng) T0 定時(shí)滿 1s后，立即停止 T1 計(jì)數(shù)，此時(shí) T1 的計(jì)數(shù)值即為被測(cè)信號(hào)的頻率。第一個(gè)丟失的脈沖是由于開(kāi)始檢測(cè)時(shí)脈沖寬度已小于機(jī)器周期 T；第二個(gè)丟失的脈沖的負(fù)跳變?cè)诙〞r(shí)之外。脈沖頻率越低，這種誤差越大。而我們本次設(shè)計(jì)就是采用這種測(cè)量頻率法對(duì)被測(cè)脈沖信號(hào)進(jìn)行頻率測(cè)量， 為解決圖一中脈沖的丟失這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了計(jì)數(shù)開(kāi)始與脈沖上升沿的同步控制。 本文介紹了一種基于 單片機(jī) 的電子 頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方法 ,此電子頻率以 AT89C51 單片機(jī)為控制核心，可將外部的頻率脈沖信號(hào)通過(guò)單片機(jī)計(jì)數(shù)端輸入， 由定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 負(fù)責(zé)定時(shí)，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 負(fù)責(zé)對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)，一旦 T0 定時(shí)時(shí)間到，立刻終止 T1 的計(jì)數(shù)，此時(shí) T1 的計(jì)數(shù)值便是單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，我們將 T0 的定時(shí)時(shí)間設(shè)為 1s，當(dāng) T0 定時(shí)滿 1s 后，立即停止 T1 計(jì)數(shù)， 5 此時(shí) T1 的計(jì)數(shù)值即為被測(cè)信號(hào)的頻率。 根據(jù)上述系統(tǒng)分析， 該系統(tǒng)包括被測(cè)頻率脈沖信號(hào)、單片機(jī)晶振電路、以AT89C51 單片機(jī)為核心的頻率測(cè)量模塊、 LCD 液晶顯示模塊。 ：由于單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘方式 是用芯片內(nèi)部振蕩電路，精 度不高，溫飄也較大，外部時(shí)鐘，分 RC 振蕩和石英晶振， RC 精度不高， 成本低，石英晶振，精度高，穩(wěn)定性好 ，故我們采用單片機(jī)的晶振電路提 供時(shí)鐘信號(hào)。 液晶顯示模塊：對(duì)單片機(jī)測(cè)量的頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。 圖 22 頻率計(jì)總體設(shè)計(jì)框圖 單片機(jī)晶振電路 被測(cè)頻率脈沖信號(hào) AT89C51 單片機(jī) LCD 液晶顯示模塊 6 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) AT89C51主控制器模塊 電子頻率計(jì)以 AT89C51 單片機(jī)為控制核心，可將外部的頻率脈沖信號(hào)通過(guò)單片機(jī)計(jì)數(shù)端輸入， 由定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 負(fù)責(zé)定時(shí)，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1（ ）負(fù)責(zé)對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)，一旦 T0 定時(shí)時(shí)間到，立刻終止 T1 的計(jì)數(shù)，此時(shí) T1 的計(jì)數(shù)值便是單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，我們將 T0 的定時(shí)時(shí)間設(shè)為 1s，當(dāng) T0 定時(shí)滿 1s 后 ，立即停止 T1 計(jì)數(shù)，此時(shí) T1 的計(jì)數(shù)值即為被測(cè)信號(hào)的頻率。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除 只讀存儲(chǔ)器 的單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C 單片機(jī)為很多 嵌入式控制系統(tǒng) 提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 特性概述： AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 VCC：供電電壓。 P0口 ： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。 P1 口 ： 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(mén)電流。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為低八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 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。 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)。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 “1”后，它們被內(nèi)部 上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 31 所示： 表 31 AT89C51 的一些特殊功能口 RXD 串行輸入線 TXD 串行 輸出線 INT0 外部中斷 0 輸入線 INT1 外部中斷 1 輸入線 T0 定時(shí)器 0 外部輸入線 T1 定時(shí)器 1 外部輸入線 WR 片外 RAM 寫(xiě)選通信號(hào) RD 片外 RAM 讀選通信號(hào) RST： 復(fù)位輸入。 ALE/ PROG ：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端 10 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。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。此時(shí)， ALE 只有在 執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。 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。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2： 來(lái)自反向振蕩器的輸出。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。 晶振電路 由于單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘方式 是用芯片內(nèi)部振蕩電路，精度不高，溫飄也較大，外部時(shí)鐘，分 RC 振蕩和石英晶振， RC 精度不高 ， 成本低，石英晶振，精度高，穩(wěn)定性好 ，故我們采用單片機(jī)的晶振電路提供時(shí)鐘信號(hào)。 圖 35 頻率脈沖信號(hào) LCD 液晶顯示模塊 LCD 液晶顯示器是一種被動(dòng)式的顯示器，與 LED 不同，液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶在電壓作用下，能改變光線通過(guò)方向的特性而達(dá)到顯示白底黑字或黑底白字的目的。字符型液晶顯示模塊是專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊，分 4 位和8 位數(shù)據(jù)傳輸方式；提供“ 5?7點(diǎn)陣 +光標(biāo)”和“ 5?10點(diǎn)陣 +光標(biāo)”的顯示模式；提供顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū) DDRAM、字符發(fā)生器 CGROM 和字符發(fā)生器 CGRAM，可以使用CGRAM 來(lái)存儲(chǔ)自己定義的最多 8 個(gè) 5?8點(diǎn)陣的圖形字符的字模數(shù)據(jù)；提供豐富的指令設(shè)置：清顯示、光標(biāo)回 到原點(diǎn)、顯示開(kāi) /關(guān)、光標(biāo)開(kāi) /光、顯示字符閃爍、光標(biāo)移位等；提供內(nèi)部上電自動(dòng)復(fù)位電路，當(dāng)外加電源電壓超過(guò) + 時(shí)，自動(dòng)對(duì)模塊進(jìn)行初始化操作，將模塊設(shè)置為默認(rèn)的顯示工作狀態(tài)。我們本設(shè)計(jì)采用的是字符型液晶顯示模塊 LM016L。 控制驅(qū)動(dòng) 主電路 字符型液晶顯示屏 SEGMENT DRIVER 13 VDD（ 2）：電源電壓，接 5V 正電壓。 RS（ 4）：寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。當(dāng) RS 和RW 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 D0~D7（ 7~14）： 8 位雙向三態(tài) I/O 口線。他的讀寫(xiě)操作，以及屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 表 31 LCD 控制器指令表 指令 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 1 D C B 光 標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址（ AGG） 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（ ADD） 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址（ AC） 寫(xiě)數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要寫(xiě)的數(shù) 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 下面是指令表中 D0~D7 位所使用字符的說(shuō)明。 指令 1：清顯示，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 3：讀 /寫(xiě)方式下的光標(biāo)和顯示模式設(shè)置命令。 I/D=1： AC 自動(dòng)加 1，光標(biāo)右移一字符位。 S：顯示屏上向左向右全部平移的方向。 S=1,I/D=1：顯示畫(huà)面左移； S=1,I/D=0：顯示畫(huà)面右移。 D：當(dāng) D=0 時(shí)顯示關(guān)閉， DDRAM 中數(shù)據(jù)保持不變。 B：當(dāng) B=1 時(shí)光標(biāo)閃爍。 DDRAM 中內(nèi)容保持不變。 R/L=1 時(shí)，為右移； R/L=0 時(shí)，為左移。 DL=1 時(shí)，內(nèi)部總線為 4 位寬度 DB7~DB4； DL=0 時(shí)，內(nèi)部總線為 8 位寬度。 F=0 時(shí)，為顯示字形 5? 7 點(diǎn)陣； F=1 時(shí)，為顯示字形 5? 10 點(diǎn)陣。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。 15 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，將整個(gè)程序分為兩個(gè)模塊：頻率測(cè)量模塊和液晶顯示模塊。在啟動(dòng)定時(shí)器 T0 開(kāi)始定時(shí)后，隨即對(duì)送到 T1（ ）引腳的被測(cè)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng) T0 定時(shí)滿 1s 后 ，立即停止T1 計(jì)數(shù)，關(guān)閉定時(shí)器 T0， T1的計(jì)數(shù)值即為被測(cè)信號(hào)的頻率，程序流程圖如圖 41。