数字频率计的设计论文.doc

2 设计方案的论证2.1 方案提出单片机T0作为外部中断请求输入线，即T0引脚产生负跳变时，计数器加1，即产生溢出标志，向CPU请求中断，规定的时间内完成计数后，关中断，然后将数值送LED显示即可得到被测的频率值。2.1.1 一般数字式频率计的原理数字式频率计是测量频率最常用的仪器之一，其基本设计原理是首先把待测信号通过放大整形，变成一个脉冲信号，然后通过控制电路控制计数器计数，最后送到译码显示电路里进行显示，其基本构成框图如图1-1 所示。放大整形电路计数电路 译码显示电路门控电路图 2-1 一般式数字频率计的基本构成待测信号图1-1 数字式频率计原理框图由上图可以看出，待测信号经过放大整形电路后得到一个待测信号的脉冲信号，然后通过计数器计数，可得到需要的频率值，最后送入译码显示电路中显示出来。但是控制部分才是最重要的，它在整个系统的运行中起至关重要的作用。2.1.2 基于单片机的数字频率计原理由上节介绍可知，控制电路在数字频率计中起至关重要的作用。采用什么样的控制电路，直接决定了数字频率计的性能。由第二章的内容可知，为了得到一个高性能的数字频率计，本次设计采用单片机来做为数字频率计的核心控制电路，辅之于少数的外部控制电路。因此本此设计的系统包括信号整形电路、分频电路、单片机AT89C51 和显示电路等。本系统让被测信号经过放大整形后，进入单片机开始计数,利用单片机内部定时计数器定时，在把所记得的数经过相关处理后送到显示电路中显示。其系统原理框图将在下面介绍。放大整形电路分频电路多路数选器显示电路 单 片 机待测信号图 2-2 基于单片机的数字式频率计的基本构成根据上述的基于单片机的数字频率计的设计原理，我们可设计一个由放大整形电路、分频电路、多路数据选择器、AT89C51 以及显示电路来构成的数字式频率计，其系统框图如图2-2 所示。待测信号通过整形电路整形后，需要分频时，在进行分频然后送到单片机进行测量后，通过显示电路将所测频率进行显示。其中是否分频，是靠单片机对整形后送入其内的脉冲波频率的范围进行判断，来调节多路选择器的选通进行自动换挡选择，这样能够准确的测出待测信号的频率。2.1.3 几种测频方法的比较测量频率的方法有很多种，主要分为模拟法和数字法两大类，因为本次设计的要求和环境，现在主要讨论数字法中的电子计数式的几种测频方法。电子计数式的测频方法主要有以下几种：脉冲数定时测频法(M法)，脉冲周期测频法(T法)，脉冲数倍频测频法(AM法)，脉冲数分频测频法(AT 法)，脉冲平均周期测频法(M/T法)，多周期同步测频法。下面是几种方案的具体方法介绍。脉冲数定时测频法(M法)：此法是记录在确定时间Tc 内待测信号的脉冲个数Mx，则待测频率为： Fx=Mx/Tc (2-1)脉冲周期测频法(T法)：此法是在待测信号的一个周期Tx 内，记录标准频率信号变化次数Mo。这种方法测出的频率是：Fx=Mo/Tx (2-2)脉冲数倍频测频法(AM法)：此法是为克服M法在低频测量时精度不高的缺陷发展起来的。通过A 倍频，把待测信号频率放大A倍，以提高测量精度。其待测频率为：Fx=Mx/ATo (2-3)脉冲数分频测频法(AT法)：此法是为了提高T 法高频测量时的精度形成的。由于T 法测量时要求待测信号的周期不能太短，所以可通过A 分频使待测信号的周期扩大A 倍，所测频率为：Fx=AMo/Tx （2-4）脉冲平均周期测频法(M/T法)：此法是在闸门时间Tc 内，同时用两个计数器分别记录待测信号的脉冲数Mx 和标准信号的脉冲数Mo。若标准信号的频率为Fo，则待测信号频率为：Fx=FoMx/Mo （2-5）多周期同步测频法：是由闸门时间Tc 与同步门控时间Td 共同控制计数器计数的一种测量方法，待测信号频率与M/T 法相同。 2.2 方案分析及选择 脉冲数定时测频法，时间Tc 为准确值，测量的精度主要取决于计数Mx 的误差。其特点在于：测量方法简单，测量精度与待测信号频率和门控时间有关，当待测信号频率较低时，误差较大。 脉冲周期测频法，此法的特点是低频检测时精度高，但当高频检测时误差较大。 脉冲数倍频测频法，其特点是待测信号脉冲间隔减小，间隔误差降低；精度比M 法高A 倍，但控制电路较复杂。 脉冲数分频测频法，其特点是高频测量精度比T 法高A 倍，但控制电路也较复杂。 脉冲平均周期测频法，此法在测高频时精度较高，但在测低频信号时精度较低。 多周期同步测频法，此法的优点是，闸门时间与被测信号同步，消除了对被测信号计数产生的1 个字误差，测量精度大大提高，且测量精度与待测信号的频率无关，达到了在整个测量频段等精度测量。根据频率的定义，频率是单位时间内信号波的个数，因此采用上述各种方案都能实现频率的测量。但是本论文设计的是一个用单片机做为电路控制系统的数字式频率计，采用脉冲定时测频法，则在低频率的测量时误差会大一些。采用脉冲周期测频法则测高频率时精度无法保证；采用脉冲数倍频测频法和脉冲数分频测频法则精度有所提高，但控制电路较复杂；采用脉冲平均周期测频法则很难兼顾低频信号的测量；而采用多周期同步测频法，闸门时间与被测信号同步，消除了对被测信号计数产生的1 误差，测量精度大大提高，且测量精度与待测信号的频率无关，达到了在整个测量频段等精度测量。本次设计由于个人水平有限，因此，本次设计根据需要，采用脉冲定时测频法。2.3 设计思路频率的测量实际上就是在1S时间内对信号进行计数，计数值就是信号频率。2.3.1 设计方法用单片机设计频率计通常采用两种办法：（1）使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数，或者测量信号的周期；（2）单片机外部使用计数器对脉冲信号进行计数，计数值再由单片机读取。由于单片机自带计数器输入时钟的频率通常只能是系统时钟频率的几分之一甚至几十分之一，因此采用单片机的计数器直接测量信号频率就受到了很大的限制。鉴于此，我们将低频和高频信号分开来进行测量，低频信号采用单片机自带计数器时钟进行测量，高频没有用方法2，而是采用硬件电路进行了分频处理，这样无形中就提高了测量的范围。本实验电路采用方式1，相对而言，外部电路的设计比较简单。2.3.2 定时/计数器的功能和工作方式的选择TMOD=0x06M1、M0=10，工作方式2，常数自动装入的8位定时/计数器。TLX+1TLX = 0 ?1TFXTHXTLX图2-3 工作模式2工作过程框图C/T=1，计数方式采用外部引脚（T0为P3.4，T1为P3.5）的输入脉冲作为计数脉冲。当T0/T1输入发生从高到低的负跳变时，计数器加1，最高计数为晶振频率的十四分之一。GATE=0，定时/计数器的运行不受外部输入引脚的控制。定时/计数器的模式2为自动恢复初值的8位定时/计数器，由THX作为常数缓冲器，当TLX计数溢出时，在置1溢出标志TFX的同时，还自动地将THX中的常数送至TLX，使TLX从初值重新开始计数。这种模式可以省去用户软件中重装常数的程序，简化定时常数的计算方法（确定计数初值），可以相当确定地定时时间1。 2.3.3 中断方式的选择边沿触发方式，外部中断申请触发器能锁存外部中断输入线上的负跳变。即便是CPU暂不能响应，中断申请也不会消失。在这种方式里，如果相继连续两次采样，一个周期采样到外部中断输入为高，下个周期采样到低，则置位中断申请触发器，直到CPU响应此中断才清零。这样不会丢失中断，但输入负脉冲的宽度至少保持12个时钟周期（若晶振为6M，则为2微秒），才能被CPU采样到。外部中断的边沿触发方式适合以负脉冲形式输入的外部中断请求。3 元器件选型3.1 驱动装置74LS245是我们常用的芯片，用来驱动LED或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当51单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输；（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连，E端接地，保证数据线畅通。51单片机的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入（P0.1D1），其它时间处于输出（P0.1D1）。3.2 译码装置74LS138 为38线译码器，它是一种二进制译码器，共有三个选择输入端，又称为地址码输入端，分别为A2、A1、A0；Y0Y7八个译码输出端，均为低有效，被译到的输出端为低电平；三个控制端E1、E2、E3，这三个控制端又称为使能端，E2、E3均为低电平有效。共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式。表 3-1 3线-8线译码器74LS138的功能表输入输出S12+3A2 A1 A00 1 2 3 4 5 6 70X11111111X100000000X X XX X X0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0 图 3-1内部结构工作原理： 当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2)和/(E3)）为低电平时，可将地址端（A2、A1、A0）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：A2A1A0=110时，则Y6输出端输出低电平信号。无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平1芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出管脚全为高电平1。如果出现两个输出管脚在同一个时间为0的情况，说明该芯片已经损坏。3.3 发生装置在这里，我们采用的是PROTEUS自带的发生装置SIGNAL GENERATOR。它可以产生任意幅值和频率的波形，包括正弦波、尖脉冲、三角波和矩形波，不仅可以鼠标操作幅值频率档位旋钮，还可以手动键盘输入精确值，完全方便我们进行模拟仿真。图 3-2 四种波形的产生图3-2是分别产生四种频率的PROTEUS波形仿真图。但是其波形频率的发生也有一定的局限性，比如说频率不是无限可调的，有一定的上限。但是相对而言，这是最简便的频率发生装置了更重要的一点是，在四中常用波形之间的的切换时比较方便的，它不需要让程序停下来，便可直接实现切换。在可以满足基本要求的情况下，没有必要在向更深处探究，退一步讲超高频范围不在本文讨论之列。3.4 选频装置本次设计需要用到一个四选一电路，用来选择输入单片机进行计数的待测信号。74LS153 就是其中比较好用和常用的一种四选一电路元件。 图 3-3 74LS153引脚图所以这次采用很常见的集成电路，其电路图如图3-3 所示。数据选择器有多个输入，一个输出。其功能类似于单刀多掷开关，故又称为多路开关(MUX)。在控制端的作用下可从多路并行数据中选择一路送输出端。TTL 中规模数据选择器是根据多位数据的编码情况将其中一路数据由输出端送出的电路，74LS153 是双四选一数据选择器,其中有两个四选一数据选择器，它们各有四个数据输入端：1D3、1D2、1D1、1D0 和2D3、2D2、2D1、2D0。一个输出端1Y、2Y 和一个控制许可端S。系统控制端S 为低电平有效。当控制许可端S=1 时，传输通道被封锁,芯片被禁止，Y=0，输入的数据不能传送出去；当控制许可端S=0 时，传输通道打开，芯片被选中，处于工作状态，输入的数据被传送出去A1、A0 是地址选择端，两路选择器共用。管脚如图3-3 所示。74LS153 逻辑功能见表3-2。表3-2 74LS153功能表选择输入数据输入选通输入输出BAC0C1C2C3GYLLLXXXLLXXXXXXLLLLHXXXLHLXXLXXLLLXXHXX LHHXXXLXLLHXXXHXLHHHXXXLLLHHXXXHLH从功能表可看出，当S端输入为低电平时，四选一数据选择器处于工作状态，它有4 位并行数据输入D0D3，单选择地址输入A1、A0 的二进制码依次由00 递增至11 时，4 个通道的并行数据便依次传送到输出端W。4 硬件电路的设计 4.1 工作原理4.1.1 系统板上硬件连线（1）把“单片机系统”区域中的P0.0P0.7与“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端口用8芯排线连接。（2）把“单片机系统”区域中的P2.0P2.2通过74LS138译码器与“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端口用8芯排线连接。（3）把“单片机系统”区域中的P3.4（T0）端子用导线连接到“频率产生器”区域中的WAVE端子上。单 片 机数码显示位选片选信号输入图 4-1 系统硬件连线如图 4-1，信号通过整形电路后送到T0口，单片机通过内部程序控制数码来控制数码管的显示。其中片选是控制显示什么数字的。位选是控制什么时候亮哪一位。4.1.2 电路原理图如图4-2所示，信号发生器产生周期性信号波（即待测信号）通过整形电路整形后，送入单片机选择性判断后，确定分频次数，反过来送到数选器中选择好分频次数后，在进行计数，最后通过译码显示电路将所测频率进行显示。其中是否分频，是靠单片机对整形后送入其内的脉冲波频率的范围进行判断，来调节多路选择器的选通进行自动换挡选择，这样能够快速准确地测出待测信号的频率。图 4-2 电路原理图4.2 整形电路单片机对方波等脉冲量频率的测量是比较容易的，但是要对正弦波、三角波、尖脉冲等模拟量的测量就比较困难了。因此对待测波的模数转换处理是必要的。本次设计中，采用逻辑非门和RC电路相结合，组成了整形电路。由于非门的逻辑输入高电平是3.5V，这样高于3.5V的电压就被当做高电平保留了下来，剩下的电压就被滤走了。图 4-3 整形电路图图 4-4 整形波形图如图 4-3，当高于3.5V的电压送来时，通过R1对电容进行充电，随着时间的推移，电容右边的电压逐渐上升，直到和输出点的电压一致，均为高电平。这时，电容开始通过R2进行放电，随着时间的再次推移，电容右侧的电压逐渐降低，那么，输出点的电压就变成低电平了。4.3 分频电路4.3.1 分频电路介绍本次设计采用的是脉冲定时测频法，由于考虑到单片机的定时计数器得计数能力有限，无法对过高频进行测量，所以我们对待测信号进行了分频，这样能提高测量频率的范围，还能相应的提高频率测量的精度。所以我们需要把待测信号进行分频。图 4-5 74LS90引脚图在本次设计中，因为我们要进行的是十分频、一百分频和一千分频，所以我们选用74LS90 电路，经过正确的连接后就可以进行十分频，进行三次十分频就可以得到分频一千次的信号。其引脚图和功能表分别如图4-5 和表4-1所示。表 4-1 74LS90功能表Reset Inputs复位输入输出R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)QDQCQBQAHHLXLLLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXLCOUNTCOUNTCOUNTCOUNTLXLXLXXLXLLX说明：H=高电平 L=低电平 X =不定信号经过分频电路74LS90，其频率将减小到原信号的十分之一。4.3.2 分频过程的实现图 4-6分频过程的实现当系统正常工作时，外界提供的的1Hz的输入信号，经过测频控制信号发生器进行信号交换，产生计数信号。被测信号通过整形电路产生同频率的矩形波，送入锁存器中，保证系统可以稳定的显示数据。若输入计数器的脉冲频率为f，则从Q0端输出信号频率为f/2.，通常也称Q0端输出信号是计数脉冲的2分频信号，Q1端输出信号是输入计数器脉冲的4分频信号，Q2端输出信号是输入计数器脉冲的8分频信号，Q3端输出信号是输入计数器脉冲的16分频信号.N进制计数器可以实现n分频。图4-7 分频效果对比二进制计数器电路简单，运算也方便，但人们最习惯的是十进制，所以在应用中常使用十进制计数器。使用较多的十进制计数器，使用较多的是按照8421BCD码进行计数的电路，计数器由“0000”状态开始计数，每是10个脉冲一个循环，也就是第十个脉冲到来时，由1001变为0000，就实现了逢十进一，同时产生一个进位信号。然后，我们通过如图 4-6的级联，就可以实现十分频、百分频、千分频。4.4 单片机4.4.1 AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图 4-8 AT89C51单片机引脚图外形及引脚排列如图4-8所示AT89C51外形及引脚排列。至于各个引脚的功能，我们在这里就不做赘述了，4.4.3会有详细介绍。4.4.2 AT89C51特性（1）主要特性与MCS-51 兼容4K字节可编程FLASH存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz三级程序存储器锁定1288位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路（2）特性概述:AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。（3）振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4.4.3 管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出3。4.5 显示电路显示电路是整个数字频率计设计重要的一环，也是点睛之笔。通过数码管显示，我们可以很直观的看到所测频率的数值，有助于实时监控。4.5.1 显示原理我们测量的频率最终要显示出来。八段LED 数码管显示器基本电路如图3-13所示。八段LED 数码管显示器由8 个发光二极管组成。基中7 个长条形的发光管排列成“日”字形另一个圆点形的发光管在数码管显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。LED 数码管显示器有两种形式：一种是8 个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED 数码管显示器；另一种是8 个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED 数码管显示器。如下图所示。图 4-7 数码管结构图共阴和共阳结构的LED 数码管显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时，对应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段hgfedcba 对应于一个字节（8 位）的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，于是用8 位二进制码就能表示欲显示字符的字形代码。在单片机应用系统中，数码管显示器显示常用两种办法：静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示，就是每一个数码管显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O 接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种办法单片机中CPU 的开销小,能供给单独锁存的I/O 接口电路很多。在单片机系统中动态扫描显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一。其接口电路是把所有显示器的8 个笔划段a-h 同名端连在一起，而每一个显示器的公共极COM 是各自独立地受I/O 线控制。CPU 向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于COM 端，而这一端是由I/O 控制的，所以我们就能自行决定何时显示哪一位了。而所谓动态扫描就是指我们采用分时的办法，轮流控制各个显示器的COM 端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1ms），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感4。 综合以上内容，我们在这次设计中采用LED 数码管，采用单片机动态显示计数来显示。采用一个74LS138 译码器来控制各个数码管，采用一个74LS245 来做上拉电路，使数码显示管有足够的电压进行显示。4.5.2 显示电路图 显示电路由数码管和74LS138 组成，数码管已经介绍过了，所以不再多加阐述，现在介绍显示电路组成的另一重要电路：74LS138。在本次设计中，由74LS138连接数码管的接地端，由此来控制数码管的亮和灭。其引脚图和功能表分别如图3-1 和表3-1 所示。由图和功能表可以看出，74LS138 译码器有三个地址输入端A、B、C 和八个译码输出端Y0Y7，当输入为000 时，Y0 输出端为0，其他输出端都为1；同理可推出其他输出状态，即只有输出变量下标对应的二进制代码与输入代码相等的输出端为0，其他的输出端都为1。另外，该译码器还有三个使能端：G1、/G2A、/G2B，只有当G1=1、/G2A=0、/G2B=0 同时满足，才能译码。三个条件中任何一个不满足就禁止译码。其中译码选通端/G2B 也被称作数据输入端，主要指它用于数据分配时所起的作用。设置多个使能端使得该译码器能被灵活组成各种电路。图 4-8 74LS245引脚图由于单片机输出的显示数据电压不够高，无法直接送到数码管上直接显示，因此需要用一个上拉电路来提高输出数据的电压值，以便送到数码管显示。在本次设计中我们选用DM74LS245N。其电路图如图4-8 所示。它具有两排接线口一个功能口和一个使能端。左边的接线口是和单片机的P0口相接的，而右面的接线口接的是六位数码管的A B C D E F DP，这里我们没有用到小数点，所以DP就没有接。/CE低电平有效，使能端有两个状态从A路到B路，或者从B路到A路，如果什么都不接，默认为高电平。袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅