基于单片机的数字频率计的设计 - 图文(2)

图4 信号放大仿真

2.3.3 信号转换成方波后的仿真图

下图为当R3=50KΩ时输入信号频率为100Hz，幅度为1V在输出端测得的仿真波形图，频率不变，幅度为5V。

图5 转换方波

2.3.4 LF353双运算放大器简介

集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，图6表示集成运放的内部电路组成原理框图。图中输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端[7]。电压放大级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。偏置电路是为各级提供合适的工作电流。此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等。

+ 差分 电压放大级 输出级 Vid - 输入级

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偏置电流

图 6 集成电路运算放大器内部组成原理框图

运算放大器分为通用型和专用型集成电路运算放大器，741型集成运算放大器即为通用型，其电路主要包括偏置电路（24个BJT、10个电阻和一个电容组成）、输入级、中间级和输出级四个部分，整个电路要求当输入信号为零时输出也为零。放大器主要参数的设置不管是哪种类型都极其重要，直接影响到电路的实际功能。

集成电路运算放大器在近几年得到迅速发展，除了具有高电压增益的通用型外，还具有性能更优良和具有特殊功能的集成运放，可分为高输入阻抗、低漂移、高精度、带宽、低功耗、高压、大功率和程控型等专用型集成运算放大。

题中用到的LF353放大器属于用型集成运算放大，该运算放大器内部有偏移电压和FET输入装置（双向场效应管），有较大的反向击穿电压，因此，当大差动输入电压时，可以很容易容纳增加的输入电流。

图7 典型接法 图8 内部结构

2.4 显示模块

2.4.1 1602ALCD 与单片机的接法 单片机与1602ALCD的连接如图9所示

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图9 单片机与LCD接法

1602ALCD采用标准的16脚接口，本设计具体接法如下： 第1脚：VSS为地电源（图中未画出）。 第2脚：VDD接5V正电源（图中未画出）。

第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高

时会产生“鬼影”，本设计使用时通过一个10K的电位器调整其对比度（图中未画出）。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可

以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。 第15～16脚：空脚（图中未画出）。

由于AT89S52单片机的P0口内部没有上拉电阻故在单片机与1602ALCD之间需加上上拉电阻（图中未标出），本设计中选用4.7KΩ的电阻。

2.4.2 1602ALCD基本技术：

1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，如表1所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”

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1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如下表所示，

它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平） 指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。

指令2：光标复位，光标返回到地址00H。

指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左

移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。 指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制

光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。

指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电

平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。 指令7：字符发生器RAM地址设置。 指令8：DDRAM地址设置。

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指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如

果为低电平表示不忙。 指令10：写数据 指令11：读数据

液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，下表是DM-162的内部显示地址.

比如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)

3 软件设计

3.1 系统工作流程图 系统工作流程如图10

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