【正文】 不同步，存在計數(shù)誤差。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(zhǔn)確地測出瞬時風(fēng)速。尤其是對于10Hz以下的信號，很難提高測量精度。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。Mega16單片機(jī)定時器的時標(biāo)信號就是機(jī)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(biāo)的計數(shù)誤差，最大的相對計數(shù)誤差為：式中，f為被測信號的頻率，為時標(biāo)信號的頻率。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。 （4）測頻法測量：將mega16單片機(jī)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。當(dāng)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(dāng)T0達(dá)到定時值時，響應(yīng)中斷，關(guān)計數(shù)器T1。采用單片機(jī)內(nèi)的一個定時/計數(shù)器，以單片機(jī)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器周期作為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)時間信號進(jìn)行計數(shù)。定時器的開關(guān)由程序根據(jù)PD口上的狀態(tài)進(jìn)行控制，檢測到下降沿時開定時/計數(shù)器T0，當(dāng)緊接著的另一個下降沿被檢測到時關(guān)T0計數(shù)。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(jìn)制除法的運(yùn)算，提高系統(tǒng)得響應(yīng)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,當(dāng)閘門時間到時，若對信號脈沖計數(shù)值N,則進(jìn)行測頻法計算；否則轉(zhuǎn)入測周法。程序流程圖如下圖所示：中斷入口到達(dá)設(shè)定時間N保護(hù)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(hù)TE TH TL值置測頻計算標(biāo)志置測周計算標(biāo)志中斷返回NNYY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(dú)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。閘門時間控制是由定時/計數(shù)器配合軟件實(shí)現(xiàn)的，mega16單片機(jī)在12MHz晶振時最大定時時間為=，為了獲得更長的閘門時間，擴(kuò)展一個軟件定時/計數(shù)器TE，當(dāng)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(jìn)行改任務(wù)模塊（閘門控制模塊）的其他各項(xiàng)處理。這里需要著重說明一點(diǎn)，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。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）/。 信號脈沖計數(shù)是由外部中斷配合軟件計數(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。若處在測周法測量，需要立即停止定時/計數(shù)運(yùn)行，用以得到整周期的運(yùn)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。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）初 始 化測頻計算標(biāo)志=1？測周計算標(biāo)志=1？清0測頻計算標(biāo)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(biāo)志調(diào)用測周計算子程序NNYY圖55 計算顯示模塊流程圖就可以了。縱觀上述三個模塊，“測頻法計算標(biāo)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(biāo)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(dú)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(yīng)速度。流程圖如下：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圖56 顯示程序流程圖第六章 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：圖61 單片機(jī)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。 地址所存器擴(kuò)展電路用74LS373作為地址鎖存器，使數(shù)據(jù)和地址信號分開。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。CLR為低電平時被清0。其擴(kuò)展電路圖如下： 圖62 mega16地址總線擴(kuò)展電路圖 擴(kuò)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。190。D7～D0 190。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(jìn)制數(shù)）。當(dāng)它有效低電平時，能選中該芯片，故又稱為選片信號。當(dāng)為低電平時，芯片中的數(shù)據(jù)可由D7～D0輸出。當(dāng)對EPROM編程時，由此加入編程脈沖。Atmega16需要擴(kuò)展ROM；8051/8751片內(nèi)有4kBROM，不夠用時也需要擴(kuò)展。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(jìn)行堆棧操作。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。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。擴(kuò)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(kuò)展8KB/16KB EPROM 注意：控制信號：LAE、PSEN片選信號：CE()地址信號：A0~A1A13數(shù)據(jù)信號：O0~O7對于擴(kuò)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PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0ⅹ0ⅹ0/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/1地址范圍為：0000~1FFFH。 PCPC5取0。本設(shè)計采用LED八段數(shù)碼管作為顯示器。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(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。所謂靜態(tài)顯示，就是把多個LED 顯示器的每一段與一個獨(dú)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(dú)的具有鎖存功能的I/O 端口，用于筆劃段字形代碼，單片機(jī)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。本系統(tǒng)，mega16外接LED顯示器，經(jīng)驅(qū)動后直接顯示結(jié)果。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。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(yùn)用范圍有了大幅度提高。并可同時顯示?？梢?，本設(shè)計運(yùn)用將相當(dāng)廣泛。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(dǎo)師的細(xì)心指點(diǎn)和提攜。同時也向關(guān)心支持我的家人、同學(xué)和朋友致以最衷心的感謝。28