电力周波表的设计

1、电力周波表的设计电力周波表的设计 摘摘 要：要：电力周波表的设计是实现的电工参数频率的测量。由于电力周波表 是测量50hz工频信号，其频率较低，所以在测量频率时，求出周期的倒数即获得 其频率值。设计原理是首先将交流信号的正弦波转换成单极性脉冲拨，此过程是 用til117普通光电耦合器作为强电与弱电之间的电气隔离和单极性脉冲来转换的， 为了防止击穿所以在此过程中反向并联一个二极管；接着对转换好的脉冲信号用 斯密特反向器整形，将整形好的标准脉冲信号输入pic16c54单片机，通过单片机 对输入的脉冲信号进行计数和处理；最后pic16c54单片机将所计脉冲数转化为频 率送往显示电路显示，显示电路是三

2、只动态扫描数码管，为使数码管显示器有一 定的亮度和稳定显示，动态扫描周期不宜太长，且要稳定，故采用50hz脉冲同步 的动态扫描方案，将50hz正弦波信号转换为脉冲信号。数码管的显示即所测频率。 重点测量低频信号的频率，以实现对交流电频率的精确测量。给出了电力周波表 的实时测量、显示等电路的设计，给出了系统原理图、流程图、pcb图。 关键词：关键词：电力周波； 频率； 光电耦合； pic16c54 单片机 the design of electric power frequency meter abstract : the design of electric power frequency m

3、eter is to survey electrician parameters frequency. because the electric power frequency meter surveys the 50hz power frequency signal, its frequency is low, in surveying frequency, we extracts cyclical the reciprocal namely to obtain its frequency. the principle of this design is to change the sing

4、le-wave signals with unipolarity pulse wave, this process will use the til117 ordinary photoelectrical coupler, which locates between the strong and the weak electrical as an electrical isolation and the unipolarity pulse, in order to prevent the puncture, in this process, we reverse parallel diode;

5、 then to reshape the pulse signal with the smith special reverse, the pulse signal then being inputed into pic16c54,it went through the counting and processing; finally the pic16c54 will transform the pulse number to the frequency, which display on the screen, the display circuit is made of three dy

6、namic scanning nixie tubes, in order to enable the nixietube monitor to have certain brightness and the stable demonstration, the dynamic scanning cycle can not be too long and instable, therefore we will carry on the 50hz dynamic pulse signal. the number display on the nixie tube is the frequency.

7、this design focuses on surveying low- frequency signals frequency, it realizes precise measuring of the alternating current frequency. in the article, it shows electric power electric circuit and frequency meter real- time measurement, as well as, the schematic diagram, the flow chart, the pcb chart

8、. key words: electric power frequency；frequency； photo electricity coupler；pic16c54monolithicintegratedcircuit 目目 录录 1.概 述 .1 1.1 课题研究的背景与意义 .2 1.2 课题研究的背景 .2 1.3 课题研究的意义 .3 2.电周波表的整体设计 .3 2.1 总体方案论证 .3 2.2 整体原理设计 .5 3.硬件电路的设计 .5 3.1 频率测量原理 .5 3.2 直流电源的设计 .5 3.3 检测电路与整形电路的设计 .7 3.4 单片机测量控制电路的设计 .8 3

9、.5 显示电路的设计及说明 .15 4.软件及程序设计 .16 4.1 pic 指令的系统说明.16 4.2 pic 编程系统说明.17 4.3 电力周波表周期测量的算法 .19 4.4 程序流程图设计 .20 5.结 束 语 .24 参考文献 .25 附录 1 元器件目录表.27 附录 2 电力周波表程序清单.28 附录 3 电力周波表原理图.35 附录 4 电力周波表 pcb 图.36 电力周波表的设计电力周波表的设计 1.1.概概 述述 近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地向深入，同 时带动传统控制检测技术日新月异。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中， 单片机往往

10、是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据 具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的、测量方案、 测量结果都有十分紧密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。测量频率 的方法有很多种，其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速， 以及便于实现测量过程自动化等优点，是测量频率的重要手段之一。电子计数器 测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个 数；二是间接测频法，如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量， 间接测频法适用于低频信号的频率测量。设计的数字

11、频率计以 pic16c54 单片机为 核心，在软件编程中采用的是汇编语言中 pic 系列，测量采用了多周期同步核心 法，他避免了直接测量法对精度的不足，同时消除了直接与间接相结合方法对被 测信号的频率与中介频率的关系尽心判断带来的不便，能实现较高的等精度频率 和周期的测量。应用汇编语言中 pic 系列设计的集成化数字频率计系统，频率测 量范围为工频。频率信号抗干扰性强，易于传输。可以获得较高的测量精度，所 以测频方法的研究是电子测量领域的重要内容。传统的数字频率计一般由分离元 件搭接而成，其测量范围、测量精度和测量速度都受到了很大的限制。虽然单片 机的发展与应用改善了这一缺陷，但由于单片机本身

12、也受到频率及内部计数器位 数等因素的限制，所以无法在此领域取得突破性的进展。随着新型可编程逻辑器 件 fpga 技术的发展，能够将大量的逻辑功能集成于一个单个器件中，根据不同的 需要所提供的门数可以从几百门到上百万门，从根本上解决了单片机的先天性限 制问题。不但集成度远远超过了以往的数字频率计，而且在基准频率及精度等外 部条件的允许下，根据不同场合的精度要求，对硬件描述语言进行一定的改动， 使系统在精度提高的同时，用较少的器件来实现系统的功能，从而降低系统的整 体造价。此外，系统芯片（soc）的发展也要求其包含频率测量的功能，所以用 fpga 实现数字频率计也是实现系统芯片的前提条件。 交流信

13、号的频率测量一般是通过对信号放大限幅，在整形成脉冲量后用计数 器计脉冲数来测量，用 1s 时基信号作为计数门的控制信号，在 1s 内对被测信号 脉冲的计数值就是频率是频率值。由于被测信号与启闭计数门的时基信号没有同 步关系，所以这种计数方法会产生 1hz 的计数截断绝对误差，这种误差称作量化 误差，而且这种误差是一种原理性误差，无法避免。被测信号的频率越高，所产 生的最大相对误差就越小，而在测量交流信号周期时刚好相反，频率越低量化误 差的相对值就越小。因此一般被测高频信号是就测其频率，而在测低频信号是就 测其周期。电力周波表是测量 50hz 工频信号，其频率较低，故这里测其周期，然 后再求出周

14、期的倒数获得其频率值。 电力周波表完成对工频的实时测量、显示和超限告警三的功能。为降低成本， 显示采用动态扫描方式，故单片机在测量工频周期时要兼顾数码管显示器的动态 扫描。为使数码管显示器有一定的亮度和稳定显示，动态扫描周期不宜太长，且 要稳定，故采用50hz脉冲同步的动态扫描方案，将50hz正弦波信号转换成脉冲之 间的电气隔离和单极性脉冲转换。为防止二极管被反向击穿，用1n4148二极管与 之反向并联。经光耦输出的50hz脉冲前后沿有0.4ms的过渡时间，必须经过整形后 才能传送给单片机，故这里用一只斯密特门电路对该脉冲整形。 1.1 课题研究的背景与意义 在微控制器(microcontro

15、ller)应用领域日益广泛的今天， 各个领域的应用 也向微控制器厂商提出了更高要求，希望速度更快、功耗更低、体积更小、价格 更廉以及组成系统时所需要的外围器件更少；随着越来越多的各种非电子工程技 术人员的应用需求，他们想把微控制器作为嵌入式部件应用到自己熟悉的领域中， 还提出简单易学易用的要求。用户的需求就是厂商的市场和动力，老的半导体厂 商顺应潮流不断推出新品种，新的半导体厂商则后来居上，把越来越多的外围接 口器件集成到片内，功能越来越强、性能越来越高。 1.2 课题研究的背景 美国microchip技术公司的pic系列微控制器则异军突起，独树一帜。它率先 推出采用精简指令集计算机risc(

16、reduced instruction set conmputer)、哈佛 （harvard）双总线和两级指令流水线结构的高性能价格比的8 位嵌入式控制器 （embedded controller） 。其高速度（每条指令最快可达160 ns） 、 低工作电压 （最低工作电压可为3 v） 、低功耗（3 v,32 khz时15 s） 、较大的输入输出直接 驱动led能力（灌电流可达25 ma） 、一次性编程otp（one time programmable ） 芯片的低价位（最低的不到8元人民币） 、小体积（8引脚） 、指令简单易学易用等， 都体现了微控制器工业发展的新趋势。该公司推出了三个不同层

17、次系列、几十种 型号的产品来满足不同的产品设计需求，这三个系列微控制器的每一种型号的芯 片都含有片内程序存储器，而且它们的指令系统向上兼容，用户可以根据需要选 择具有各种不同外围接口功能、不同封装形式和不同电压范围的芯片；该公司还 可以提供完整的可兼容的开发工具套件和世界范围的现场应用支持。所以这个系 列的微控制器在市场上极具强劲的竞争力，在全球都可以看到pic 微控制器从办 公自动化设备、消费电子产品、电讯通信、智能仪器仪表到汽车电子、金融电子、 工业控制等不同领域的广泛应用。pic系列微控制器在世界微控制器市场份额排名 中逐年升位，在8位微控制器市场，已从1990年的第20位提高到1996

18、年的第5位， 以至已成为一种新的8位微控制器的世界标准和最有影响力的主流嵌入式控制器。 1.3 课题研究的意义 在国内目前仍然是 intel 的 mcs-51 系列及其兼容的单片机占绝对主流地位， 原因是该系列单片机引进历史最长，在国内应用一直繁荣而面广，参考资料相对 丰富，使用惯性使然。有不少工程技术人员认为，与其用其他不熟悉的性价比更 高的新型单片机可能要冒的风险和带来的困难，不如用已经熟悉的芯片。然而在 设计可能会批量生产的单片机应用产品时，这种想法是不可取的，这意味着市场 竞争力的降低以及将被淘汰出局。在采用了 microchip 公司的 pic 系列微控制 器的几种不同型号芯片后，对

19、其高性能价格比的特点有很深的印象。过去由于性 能与成本矛盾障碍不能得以批量生产推向市场的检测和控制产品，采用了这个系 列的芯片后得到了比较满意的解决方案。 2.电周波表的整体设计 2.1 总体方案论证 2.1.12.1.1 方案一方案一 采用中小规模的数字电路构成频率计采用中小规模的数字电路构成频率计 其方案采用中小规模的数字电路构成频率计，用计数器构成主要的测量器件， 用定时器构成主要的控制模块及时标。外围芯片过多，频带太窄，系统实现起来 比较复杂，功能不强。 方案框图如下： 比较器 被测 信号 功能选择量程选择计数器 时标及 定时器 控制模 块 控制 显示 图 2-1 方案一框图 2.1.

20、22.1.2 方案二采取专用频率计模块构成主要及测量电路方案二采取专用频率计模块构成主要及测量电路 其方案采取专用频率计模块构成主要控制及测量电路。特点是结构见解，外 围电路不多，功能较强。 方框图如下： . 输入通道自动增益控制（agc）整形 专用频率 计模块 控制 显示 图 2-2 方案二框图 2.1.32.1.3 方案三方案三 采取单片机构成主要的控制及测量模块采取单片机构成主要的控制及测量模块 其方案采取单片机（pic16c54）构成主要的控制及测量模块。用大规模现场 可编程逻辑器件实现外围电路，用模拟输入通道实现矩形波的生成，单片机的指 令作为时标，具有足够精度，电路实现简单，功能较

21、强，智能性及可扩展行好。 方案框图如下： 交流信号脉冲产生及整形 单片机 （pic16c54） 直流电源控制 显示 图 2-3 方案三框图 2.1.42.1.4 方案的确定方案的确定 综合比较以上几种方案，以及考虑题目的要求，方案二不符合题目的要求。 方案一由于用中小规模集成电路来实现，系统电路复杂，扩展性差。在方案三中 采用可编程器件和单片机，用软件的方法便可实现系统的扩展和改进，而且调试 简单，因此，我将采用方案三来实现这个系统。 2.2 整体原理设计 2.2.12.2.1 电力周波表设计原理方框图：电力周波表设计原理方框图： 交流信号脉冲产生及整形 单片机 （pic16c54） 直流电源

22、控制 显示 图 2-4 电力周波表设计原理方框图 2.2.22.2.2 原理图说明原理图说明 50hz 的交流信号经过检测得到一脉冲信号，由于检测信号输出的信号前后沿 有 0.4ms 的过度时间，因此在经过整形，形成矩形脉冲系列送至单片机；单片机 接收的信号，经过软件程序处理，使的 rb 口输出相应的高低电平，以驱动显示电 路，显示相应的值。电力周波表的原理框图如图 2-4 所示。 3.硬件电路的设计 3.1 频率测量原理 交流信号的频率测量一般是通过信号放大限幅，在整形成脉冲量后用计数器 计脉冲数来测量，用 1s 的时基信号作为计树门的控制信号，在 1s 内对被测信号脉 冲的计数值就是频率值

23、。由于被测信号与启闭计数门的时基信号没有同步关系， 所以这种技术方法会产生 1hz 的计数截断绝对误差，而且这种误差是一种原理性 误差，无法避免。所以被测信号的频率越高，所产生的最大相对误差就越小，而 在测交流信号周期是刚好相反，频率越低量化误差的相对值就越小。因此一般测 量高频信号是就测其频率，而在测低频信号时就测其周期。电力周波表是测量 50hz 工频信号，其频率较低，故这里测量其周期，然后再求出周期的倒数获得其 频率值。 3.2 直流电源的设计 必须提供单片机及显示电路 5v 的直流电源。 3.2.13.2.1 直流电源设计方框图如下：直流电源设计方框图如下： 图 3-1 直流电源设计方

24、框图 a) 采用电源变压器将电网 220v、50hz 交流电降压后送整流电路，变压器 的变比由变压器副边确定。 b) 整流电路常用单相桥式整流电路，整流桥选用的二极管需要允许承受的 电压和电流值。 c) 滤波器常采用无源 r、l、c 构成的不同类型滤波电路。由于电路为小 功率电路，故可用电容输入式滤波电路。 3.2.23.2.2 直流电源电路的设计直流电源电路的设计 图 3-2 直流电源电路 a) 电路工作原理说明 在此电路中 t 为变压器将 220v 的电压降为低压，+5v 电源用变压后的 9v 交 流电压经整流滤波线性稳压后供给，线性稳压器成本低，纹拨小，干扰小。为进 一步抗来自电源 22

25、0v 的干扰，变压器原边静电屏蔽层，且接机壳，机壳接大地。 通过整流 d 将交流电转化为直流，再经过三端集成稳压管 7805 将整流后的直流稳 压；c1、c2 用来实现滤波，抑制稳压电路的自激振荡；c3 用做对 7805 输出的 5v 电压进行滤波。 b) 器件的选择说明 尽管有很多型号的 7805 三端稳压集成芯片，其标称最大输出电流为 1.5a，但 在实际应用中，该最大输出值往往取决于两个方面：1、足够的散热面积；2、不 同的生产厂家。按照很多开发着的经验，st 公司的 7805 三端稳压块能接近标称 值。在设计中，必须包拯 7805 的输入 vi 和输出 vo 的压差大于 2.5v，即

26、vi-vo 不小于 2.5v，否则会失去稳压功能。同时考虑到功耗问题，此压差又不宜太大， 太大则增加 7805 本身的功耗，增加芯片的温升；不利于安全。因此选为 9v。 3.3 检测电路与整形电路的设计 3.3.13.3.1 电路图的设计及工作波形电路图的设计及工作波形 在本设计中对频率的测量首先要将工频转化为测量脉冲送入单片机，工频测 量脉冲接口电路原理图和工作波形图如下： 图 3-3 工频测量脉冲接口电路原理图 图 3-4 工作波形图 3.3.23.3.2 电路图及工作波形说明电路图及工作波形说明 将 50hz 正弦波信号转化为脉冲信号，再对其脉宽进行测量，接口电路见电路 原理图。接口电路

27、部分的 til117 为普通光电耦合器，用于强电与弱电之间的电气 隔离和单极性脉冲转换。在 220v 正半周时，til117 内的红外发光二极管导通，a 点电压为 0v；在 220v 负半周时 til117 内的红外发光二极管反向截止，a 点电压 为+5v 左右。为防止 220v 负半周击穿 til117 内的红外发光二极管，故用 1n4148 二极管与之反向并联。经光耦输出的 50hz 脉冲前后沿 0.4ms 的过渡时间，必须经 整形后才能送给单片机，故这里用一只斯密特门电炉 74ls14 对该脉冲整形。斯密 特具有回滞比较特性，利用斯密特电路对输入的信号进行整形，使输入变为标准 的矩形脉冲

28、波形。 3.4 单片机测量控制电路的设计 3.4.13.4.1 单片机的选用说明单片机的选用说明 美国 microchip 公司推出 pic 系列位单片机是业界率先采用精简指令集计算机 （risc-reduced instruction set computer）结构，具有高性价比的嵌入式控制器。 pic 系列单片机具有高速度，低工作电压，较大的输入输出直接驱动能力（可直接 led 负载） ，低价一次性编程（otp-one time programmable）技术，低功耗，小 体积等优点。pic16c54 系列是 pic 系列的基础级产品，因此可以选用 pic16c54 单片机来完成设计。 3

29、.4.23.4.2 单片机控制电路的设计单片机控制电路的设计 a. 单片机控制电路 图 3-5 单片机控制电路 b. 单片机控制电路的说明 此电路包含控制主芯片、振荡电路、复位电路。+5v 电压接在芯片的 14 口上， 芯片的 5 口接地，工频 50hz 脉冲信号输入到单片机 pic16c54 的 rb4 端口，rb 口的其余 i/o 作为 led 数码管的字行驱动，ra 口的三个 i/o 口作为 led 数码管 的字位驱动。单片机工作在 4mhz 频率下，pb4 作为输入脉冲的测量端口； c1、c2 和 4hz 晶体构成晶体振荡器的外部电路，与 pic 单片机内的反向器作用， 输出的 4hz

30、 时钟作为单片机的工作时钟。 ；r1、c3 构成上电复位电路，r2 为限流 电阻，v8 的设置有利于掉电时能提供 c3 的放电通路，使再来电时能可靠地复位。 振荡电路是由晶体振荡器及电容构成；复位电路是由二极管、电阻及极性电容构 成。 3.4.33.4.3 pic16c54pic16c54 的概述的概述 a. pic16c54 系列单片机引脚图： 图 3-6 pic16c54 单片机引脚图 pic16c54 系列单片机有两种封装形式，一种是双列直插方式，另一种是表面 贴装方式。其引脚如上图所示。现对其功能引脚简述如下： a) ra0-ra3 i/o 输入输出口 a，对应内部的 f5，是一个 4

31、 位 i/o 端口，可位控。 b) rb0-rb7 i/o 输入输出口 b，对应内部的 f6，是一个 8 位 i/o 端口，可位控。 c) rtcc 实时时钟/计数器输入端，在此端口输入信号的上升沿或下降沿计数，边 沿可通过软件选择。 d) mclr 主复位端，当 mclr 为低电平时对单片机复位。 e) osc1 振荡信号输入端。这个输入端口用于外部振荡信号的输入，用 rc 振荡 时，它接 rc 电路，用石英振荡电路时，接石英晶体一端。 f)osc2 振荡信号输出端。在用石英晶体振荡器或陶瓷振荡器时通过一个串联电 阻 r 接振荡晶体一端，在 rc 振荡时常作 clkout 输出（clkout

32、=1/4fosc） 。 g) vdd 电源电压。一般为 5v，其范围为 2.5-6.25v 之间。 h) vss 地端。 i)nc 空引脚。 本次设计我采用 pic16c54 单片机的 rb4 口作为脉冲信号的输入口，rb 的其 他口用作数码管显示的驱动，ra 口作为数码管共阴极的低电平驱动。当 rb4 有 输入时，单片机对输入信号应用内部数据寄存器处理。 pic16c54 主要资源： 512*12 位 eprom 25 字节通用 ram 12 根双向 i/o 线 tmr0 定时器/计数器 上电复位 por 电路 复位定时器 自振式看门狗 wdt b. 单片机数据存储器 在本设计中所选用的单片

33、机的数据存储器分为操作寄存器、i/o 寄存器、通用 寄存器和专用寄存器四种。操作寄存器和 i/o 寄存器占用的物理地址是 01-07h， 通用寄存器从地址 08h 开始。 操作寄存器文件是寄存器文件的一种，它是专用的寄存器。它和通用寄存器 文件有很大的区别。通用寄存器文件用于存放数据，而操作寄存器文件则用于寻 址、定时等各种特殊用途。操作寄存器文件包括间接数据寻址寄存器 f0、实时时 钟/计数器 f1（rtcc） 、程序计数器 f2（pc） 、状态寄存器 f3（status） 、文件选 择寄存器 f4（fsr）等。下面我们分别介绍这些寄存器。 a) 间接寻址寄存器 f0 这不是一个物理寄存器，

34、寻址 f0 则会读出文件选择寄存器 f4 的内容，并对 f4 所指定的文件寄存器进行间接寻址操作。f0 常用作间接寻址指针。例如指令 addwf f0，w 把 f4（fsr）所指的寄存器的内容和 w 寄存器相加，结果存于 w，f0 本身不存在任何价值。 b) 实时时钟/计数器 f1（rtcc） 该寄存器和其他寄存器一样，可通过程序写入和读出。它用于对加在 rtcc 引 脚的脉冲计数器（用作计数器）或对内部时钟计数（对 fosc4 分频后计数，做 定时器用） 。rtcc 的结构框图如下图 4-7 所示。 option 寄存器的 psa 位控制预分频器（prescaler）的分配对象，当 psa

35、位为 “0” ，8 位可编程预分频器分配给 rtcc，这时外部或内部信号经过预分频器分频 后再输出给 rtcc。预分频器的分频比由 option 寄存器的 ps0-ps2 位决定。 option 寄存器不在数据存储器内，是一个可由“option”指令寻址的特别寄存 器，如果预分频器被分配给 rtcc，则写 f1 会对预分频器清“0” ，但 option 寄 存器内容保持不变，则分配对象、分频比等均不变。 图 3-7 rtcc 结构图 option 寄存器的 rts 位决是对外部还是内部计数，当 rts=1 时，对来自 rtcc 引脚的信号计数，当 rts=0 时，对 fosc/4 计数。opt

36、ion 寄存器的 rte 位 决定 rtcc 脚的信号是上升沿（rte=0）还是下降沿（rte=1）时增 1。当 rts=0，内部时钟（频率为 fosc/4）作为计数对象，rte 位、rtcc 引脚与内部电 路无关。为减少功耗，rtcc 脚必须连接 vdd 或 vss。 当预分频器分配给计数器/定时器 rtcc 后，rtcc 将计数到预分频器值后加 1，例如，如预分频器值为 1：4，则 rtcc 将计数 4 次加 1。 无论内部还是外部时钟是否连接预分频器，一旦有时钟供给给 rtcc，f1 将加 1 在计数到达 ffh 时，在下一个计数发生后将自动清零，重新开始计数，一直循 环下去。所有令 f

37、1（rtcc）加 1 的脉冲都将时 2 个指令周期。例如在写 f1 后， 随后的两个指令周期就不加 1。这独立于外部或内部时钟的选取。如预分频器分配 给 rtcc，预分频器的输出将在 f1（rtcc）加 1 前延时两个指令周期。对于写或 读给 rtcc 的指令（例如 movf rtcc，w 或 clrf rtcc）都是一样的，在应 用 rtcc 时，在不影响其计数情况下测试。可用 movf f1，w 指令。 应注意外部时钟用于 rtcc 时钟的有关情况。 当外部时钟用于 rtcc 时，它与内部时钟同步。所以，外部时钟必须符合一定 的要求，同样在外部时钟输入边沿到 rtcc 加 1，存在着延时，

38、在预分频后现同步。 在每个指令周期，psout 的输出被采样两次以检测上升或下降沿。因此这需要 psout 至少保持 2tosc 高电平和至少保持 2tosc 低电平。tosc 是振荡周期。 当不用预分频器时，psout 输出与 rtcc 时钟保持输入一样，要求如下： trth=rtcc 高电平时间2tosc+20ns trth=rtcc 低电平时间2tosc+20ns 当用预分频器是，rtcc 输入被异步脉冲计数器型的预习分频器分频，预分频 器输出是对称的。 psout=rtcc 高电平时间=psout 低电平时间=n.trt/2 当 trt 是 rtcc 输入周期和 n 是预分频器的值（2

39、，4，8，.256）时，要求： n.trt/22tosc+20ns 或 trt2（tosc+20ns）/n 用户不需要确定 rtcc 高、低电平时间，但是如果 rtcc 的高、低电平持续时 间太小，脉冲有可能不被采集。一般要求最小的高、低电平时间为 10ns。rtcc 输入要求为： trt=周期（4tosc+40ns）/n trth=rtcc 高电平时间10ns trtl=rtcc 低电平时间10ns 外部时钟的延时，预分频器的输出由内部时钟同步，rtcc 在 q4 时加 1，从外 部时钟边沿出现到 rtcc 实际加 1，存在着一个较小的延时，在 3tosc 至 7tosc 之 间。例如，测量

40、两个边沿之间的时间间隔，其精度在4tosc 之间。 c pic16c54 的 i/o 口 pic16c54 系列单片机所有 i/o 都可被独立定义为输入或输出口如图 4-8。作为 输入口时，这些端口不锁存，外部输入信号必须独立到读入为止。输出信号被锁 存并保持不变，直到被改变为止。要定义一个口为输出，可直接设定对应控制位 为“0” ，某位端口用于输入，则相应 tris 位须为“1” 。 图 3-8 各 i/o 引脚等效电路 当“tris f”送入“1”时，q1、q2 都截止，i/o 脚成高阻状态，此时为输入 态。当执行指令如 movf 6，w，把当前 i/o 口的状态输入数据总线。当“tris

41、 f”送出“0”时，q1、q2 的导通情况取决于数据锁存器 q（非）状态。当写入数 据为“1”时候，q（非）输出“0” ，q1 导通，q2，截止，i/o 口输出高电平。当 数据为“0”时，q（非）输出“1” ，q2 导通，q1 截止，i/o 口输出低电平。无论 i/o 脚置成输入或输出，执行指令（如 movf 6，w）都将 i/o 端口的状态读入数 据总线。 3.4.43.4.4 振荡电路的设计振荡电路的设计 振荡电路有：标准晶体/陶瓷振荡器（xt） 、低频低功耗振荡器（lp） 、高速振 荡器（hs）和阻容振荡器（rc） 。在 eprom 型和后缀为 rc 的单片机中，振荡器 电路可由配置位

42、eprom 编程来选择。qtp 单片机中振荡在出厂时已设定，它可 通过特定方法测试，本电路中的振荡电路是由石英晶体振荡器及电容组成。 振荡电路如图 3-9 所示，pic16c54 单片机的 xt、hs 或 lp 模式，osc1 和 osc2 需要外接石英晶体或陶瓷振荡器。hs 振荡器需要串联电阻 rs，rs 的取值范 围在 100 欧至 1k 欧之间。 图 3-9 石英晶体或陶瓷振荡器 在单片机采用石英晶体振荡或陶瓷振荡器时，所采用的电容和产生的频率有 所不同，电容取值大有利于振荡稳定，但却延长了起振时间。 表 3-1 石英晶体振荡器与匹配电容 振荡器类型振荡器类型振荡器频率振荡器频率电容电容

43、 c1/pf电容电容 c2/pf lp32khz15-3015 100khz15-30200-200 200khz15-30100-200 455khz15-3015-100 1mhz15-3015-30 2mhz1515 xt 4mhz1515 4mhz1515 8mhz1515hs 20mhz1515 采用石英晶体振荡器的时，所选择的电容容量和产生的振荡频率如表 4-1 所示， 采用陶瓷振荡器时，所选用的电容容量和产生的振荡频率如表 4-2 所示。 表 3-2 陶瓷振荡器与匹配电容 振荡器类型振荡器类型陶瓷振荡器频率陶瓷振荡器频率电容（电容（c1=c2）/pf 455khz150-330

44、2.0mhz20-330xt 4.0mhz20-330 hs8.0mhz20-330 为达到设计要求我选用晶体振荡电路，参数选用电容为 15pf 的电容器，产生 2mhz 的振荡频率。 3.4.53.4.5 复位电路的设计复位电路的设计 在本设计中选用的 pic16c54 的复位电路有两种复位方式，他可以由系统供电， 把 mclr 输入为低电平，或看门狗定时器溢出而产生。振荡启动定时器 ost 作用 或 mclr 输入为低电平，单片机将保持复位状态，复位时单片机处于以下状态： 振荡器启动或工作，包括电源上升启动或睡眠唤醒启动。 i/o 控制寄存器设定为全“1” ，使所有 i/o 引脚（pa0-pa3、pb0-pb