外部程序存储器的指令时,每个机器周期PSEN两次有效,除了当访问外部数据存储器时,PSEN将跳过两个信号。
2EA/VPP:外部访问允许。为了使单片机能够有效的传送外部数据存储器从0000H到FFFH单元的指令,EA必须同GND相连接。需要主要的是,如果加密位1被编程,复位时EA端会自动内部锁存。
当执行内部编程指令时,EA应该接到VCC端。
2XTAL1:振荡器反相放大器以及内部时钟电路的输入端。 2XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
在本次设计中,采用89C51作为CPU处理器,充分利用其硬件资源,结合D触发器CD4013,分频器CD4060,模拟转换开关CD4051,计数器74LS90等数字处理芯片,主要控制两大硬件模块,量程切换以及显示模块。下面还将详细说明。
(3)、信号调理及放大整形模块:
放大整形系统包括衰减器、跟随器、放大器、施密特触发器。它将正弦输入信号Vx整形成同频率方波Vo,幅值过大的被测信号经过分压器分压送入后级放大器,以避免波形失真。由运算放大器构成的射级跟随器起阻抗变换作用,使输入阻抗提高。同相输入的运算放大器的放大倍数为(R1+R2)/R1,改变R1的大小可以改变放大倍数。系统的整形电路由施密特触发器组成,整形后的方波送到闸门以便计数。
由于输入的信号幅度是不确定、可能很大也有可能很小,这样对于输入信号的测量就不方便了,过大可能会把器件烧毁,过小可能器件检测不到,所以在设计中采用了这个信号调理电路对输入的波形进行阻抗变换、放大限幅和整形,信号调理部分电路具体实现电路原理图和参数如下图4:
D1D3DIODED5ZENER1VCC15VD2D4VCC15VJ121CON2LF3534DIODE5VC11053U1A12DIODEDIODER6RES1IC1212113311410D1+5VD2CLR1Q1CLR2Q2CLK1Q1CLK2Q2SET1SET2GND74LS141468597GNDVCC886R1RES1U1B675LF353R5RES125U373LM31141R2RES1J212CON2-VCC15VR4RES1R3RES1GNDGNDGND-VCC15VGNDGND
图4 信号放大模块电路图
(4)、时基信号产生电路:
CD4013------双上升沿D触发器 ,引脚及功能见如下图5:
图5 D触发器引脚及功能图
CD4013 由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成。每个触发器有独立的数据置位复位时钟输入和 Q及Q非输出。此器件可用作移位寄存器,且通过将Q非输出连接到数据输入,可用作计数器和触发器。在时钟上升沿触发时,加在D 输入端的逻辑电平传送到Q输出端。置位和复位或复位线上的高电平完成。
CD4060------14位二进制串行计数器,引脚及功能见如下图6:
CD4060 由一震荡器和14极二进制串行计数器位组成,震荡器的结构可以是RC或晶振电路。CR为高电平时,计数器清零且振荡器使用无效,所有的计数器位均为主从触发器 CP1非(和 CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数,在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。
图6 进制串行计数器引脚及功能图
时基信号的产生原理:
本电路采用32768HZ晶体震荡器,利用CD4060芯片经过14级分频得到2HZ的信号(32768/214),在经过CD4013双D触发器经过二分频得到0.5HZ的方波,即输出秒脉冲信号使单片机进行计数。 (5)、显示模块
1602基本技术:
1)、主要功能
A、 40通道点阵LCD 驱动;
B、 可选择当作行驱动或列驱动;
C、 输入/输出信号:输出,能产生2032个LCD驱动波形;输入,接受控制器送出的串行数据和控制信号,偏压(V1∽V6);
D、 通过单片机控制将所测的频率信号读数显示出来。 2)、技术参数 2.1)极限参数表2: 名 称 符 号 标 准 值 MIN 电路电源 LCD驱动电压 输入电压 静电电压 工作温度 储存温度 VDD - VSS VDD - VEE VIN -0.3 VDD - 13.5 -0.3 - -20 -30 TYPE - MAX 7.0 VDD + 0.3 VDD + 0.3 100 +70 +80 V V V V °C °C 单 位 表2 极限参数表
2.2) 电参数表3: 名 称 符 号 测 试 条 件 标 准 值 MIN 输入高电平 输入低电平 输出高电平 输出低电平 工作电流 液晶驱动电压 VIH VIL VOH VOL IDD VDD- VEE - - IOH = 0.2mA IOL = 1.2mA VDD = 5.0V Ta = 0°C Ta = 25°C Ta = 50°C 2.2 -0.3 2.4 - TYPE 2.0 4.9 4.7 4.5 MAX VDD 0.6 - 0.4 V V V V mA V 单位 表3 电参数表
3)、时序特性表4: 项 目 符 号 测试条件 允许时间周期 允许脉冲宽度,高电平 允许上升和下降时间 地址建立时间 数据延迟时间 数据建立时间 数据保持时间 DATA HOLD TIME 地址保持时间 TCYCE PWEH tEr tEf tAS tDDR tDSW tH tDHR tAH 5.1a 5.1b 标 准 值 MIN 1000 450 -- 140 -- 195 10 20 10 TYPE -- -- -- -- -- -- -- -- MAX -- 25 -- 320 -- -- -- -- ns ns ns ns ns ns ns ns ns 单位 表4 时序特性表
4)、引脚和指令功能 4.1)模块引脚功能表5: 引 线 号 1 2 3 4 5 6 7 | 14 符 号 Vss VDD VEE RS R/W E DB0 | DB7 名 称 接地 电路电源 液晶驱动电压 寄存器选择信号 读/写信号 片选信号 数据线 功 能 0V 5V±10% 保证VDD-VEE=4.5∽5V电压差 H:数据寄存器 L:指令寄存器 H:读 L:写 下降沿触发,锁存数据 数据传输 表5 模块引脚功能表
4.2)寄存器选择功能表6: RS 0 0 1 1 R/W 0 1 0 1 操 作 指令寄存器(IR)写入 忙标志和地址计数器读出 数据寄存器(DR)写入 数据寄存器读出
表6 寄存器功能选择表
4.3) 指令功能
格式:RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
共11种指令:清除,返回,输入方式设置,显示开关,控制,移位,功能设置,CGRAM地址设 置,DDRAM地址设置,读忙标志,写数据到CG/DDRAM,读数据由CG/DDRAM。
5)、显示位与DD RAM 地址的对应关系表7: 显 示 位 序 号 DD RAM 地 址(HEX) 第 一 行 第 二 行 1 2 3 4 5 ……………… 40 00 01 02 03 04 ..…………….. 27 40 41 42 43 44 …………….. ... 67 表7 显示位与DD RAM地址关系表
(6)、软件设计
1)、主程序main流程图
图7 主程序流程图