?? 基于avr單片機的高精度頻率調節(jié)器 - 21ic中國電子網(wǎng).htm
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<P align=left><STRONG>3 輸入設備與輸出設備 <BR>3.1 鍵盤輸入設備與相應軟件
<BR></STRONG>
本設計采用了4×4鍵盤作為頻率輸入設備。由于按鍵個數(shù)少，只有16個，需要表示從1Hz — 10MHz的廣泛頻率，故在軟件設計中采用了AVR單片機掃描方式。將端口A的8根I/O引腳全部作為掃描鍵盤使用。鍵盤定義除了0——9共10個數(shù)字之外，還定義了“退格”鍵、“全刪”鍵、“輸入”鍵、“+1Hz”鍵和“-1Hz”鍵，這樣就可以極大地方便用戶隨時修改頻率和微調頻率。讀入用戶輸入的頻率值時，采用了延時防抖抗干擾的軟件程序。掃描變量的初始值設置為0xFE，以低電平0依次變化實現(xiàn)掃描。本單片機鍵盤掃描的C代碼如下所示：
<BR> sccode=0xFE;/*every scan initiative value,11111110*/
<BR> while(sccode!=0xEF)/*sccode is not 11101111,follow;or return 0*/
<BR> {
<BR> PORTA=sccode;/*send scan code 11111110 to portA*/
<BR> PORTA=sccode;/*send scan code 11111110 to portA*/
<BR> if((PINA&0xF0)!=0xF0)/*read portA,if high 4 bits are not 1111,key pressed in this line*/
<BR> {
<BR> recode=(PINA&0xF0)|0x0F;/*portA high 4 bits reserved,low 4 bits are 1111*/
<BR> while((PINA&0xF0)!=0xF0)
<BR> {};
<BR> /*read portA,if portA high 4 bits are not 1111,key pressed,
<BR> if key pressed,we must wait,wait for key released*/
<BR> return((~sccode)+(~recode));/*return row+column*/
<BR> }
<BR> else
<BR> {
<BR> sccode=(sccode<<1)|0x01;
<BR> /*scan code left shift 1 bit, add 1 to right,11111101*/
<BR> }
<BR> }
<BR> 最終返回的掃描結果包括按鍵所在的行值和列值。判斷步驟是：先將端口A的高4比特記錄在掃描變量recode中，低4比特置為1111。再次讀入端口A的高4比特，由此判斷按鍵是否松開。用戶還未松開按鍵時，高4比特當中有低電平0存在，此時只能循環(huán)等待。只有當用戶松開按鍵之后，才將高4比特與低4比特進行按位反操作，并復合形成最終返回的掃描結果。如果沒有檢測到有按鍵按下，則將掃描變量sccode向左移位1比特，繼續(xù)進行下一次掃描。
<BR><STRONG><BR>3.2 液晶顯示模塊</STRONG> <BR>
用戶在多次進行輸入頻率以及“+1Hz”和“-1Hz”微調后，專注于觀察信號輸出對下一級電路的影響，往往忘了目前系統(tǒng)的輸出頻率。這樣導致在精確測試中要求微調時也不知該向高調整還是向低調整。為了告知用戶系統(tǒng)所處的當前頻率，我們擴展了液晶顯示模塊，實現(xiàn)了當前頻率在液晶顯示模塊上實時顯示。液晶顯示模塊占用了單片機Atmega16L的PD0-PD7作為數(shù)據(jù)接口，采用了單片機的PB0-PB4作為控制端口。圖3給出了液晶顯示模塊與控制器電路設計電路圖。
<BR> <BR>
PB0引腳選擇液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)存儲器或指令存貯器，PB1引腳表明此次操作是讀液晶顯示模塊還是寫液晶顯示模塊，PB2則構成上升沿與下降沿完成讀寫時序。PB3負責選中液晶顯示模塊的左半部分，PB4負責選中右半部分，通常PB3與PB4都置為1。需要注意的是，在數(shù)據(jù)或指令準備好了之后，再讓PB2進行電平變化，否則讀寫會出錯。
<BR><BR>
本設計借助單片機Atmega16L的大容量程序存貯器，將英文字母和若干漢字的字型點陣作為數(shù)組存入單片機的程序存貯器中。需要顯示某字符時直接調用數(shù)組，從而簡化了設計，實現(xiàn)了英文、漢字以及圖形的顯示。本設計顯示界面友好，操作可控性強。
</P>
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<P align=left>圖3 液晶顯示模塊與控制器電路設計</P>
<P align=left><STRONG>4 結論</STRONG> <BR>
為了方便現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)與精確的頻率測試，我們設計了基于AVR單片機的高精度頻率調節(jié)器。在本設計中，可以使用小鍵盤上的“+1Hz”鍵和“-1Hz”鍵，方便地進行頻率精確到1Hz的調節(jié)。此頻率調節(jié)器體積小而功能強，由Atmel公司的AVR單片機Atmega16L作控制核心，用戶可隨時調整系統(tǒng)輸出頻率。采用了4×4鍵盤輸入用戶設定的頻率值，占位小而效率高，編制程序讓AVR單片機掃描即可得到頻率，省去了專用鍵盤接口芯片8279。液晶顯示模塊可實時顯示當前頻率，顯示界面友好，操作可控性強。本系統(tǒng)可以產(chǎn)生方波和正弦波。
<BR><BR>
本設計的硬件與軟件均已經(jīng)應用在某頻率測試生產(chǎn)線中。工業(yè)生產(chǎn)與測試使用表明，本設計簡化了頻率調節(jié)過程，用戶使用方便，具有節(jié)電、低成本、抗干擾能力強、頻率控制精度高速度快的特點。
<BR><BR>參考文獻
<BR>[1] Atmel Corporation. 8-bit AVR Microcontroller with 16K Bytes In-System Programmable Flash Atmega16L data sheet. Atmel Corporation, 2003: 3-18.
<BR>[2] Atmel Data Sheets. http://www.atmel.com/dyn/products/devices.asp?family_id=607%20
<BR>[3] Atmel Application Note. http://www.atmel.com/dyn/products/app_notes.asp?family_id=607
<BR><BR></P>
<P></P>
<P><BR> </P>
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