基于A(yíng)VR單片機的高精度頻率調節器設計

　　3 輸入設備與輸出設備

　　3.1 鍵盤(pán)輸入設備與相應軟件

　　本設計采用了4×4鍵盤(pán)作為頻率輸入設備。由于按鍵個(gè)數少，只有16個(gè)，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(yíng)的8根I/O引腳全部作為掃描鍵盤(pán)使用。鍵盤(pán)定義除了0——9共10個(gè)數字之外，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(hù)隨時(shí)修改頻率和微調頻率。讀入用戶(hù)輸入的頻率值時(shí)，采用了延時(shí)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(shí)現掃描。本單片機鍵盤(pán)掃描的C代碼如下所示：

　　sccode=0xFE;/*every scan initiative value，11111110*/

　　while（sccode！=0xEF）/*sccode is not 11101111，follow;or return 0*/

　　{

　　PORTA=sccode;/*send scan code 11111110 to portA*/

　　PORTA=sccode;/*send scan code 11111110 to portA*/

　　if（（PINA0xF0）！=0xF0）/*read portA，if high 4 bits are not 1111，key pressed in this line*/

　　{

　　recode=（PINA0xF0）|0x0F;/*portA high 4 bits reserved，low 4 bits are 1111*/

　　while（（PINA0xF0）！=0xF0）

　　{};

　　/*read portA，if portA high 4 bits are not 1111，key pressed，

　　if key pressed，we must wait，wait for key released*/

　　return（（~sccode）+（~recode））;/*return row+column*/

　　}

　　else

　　{

　　sccode=（sccode1）|0x01;

　　/*scan code left shift 1 bit， add 1 to right，11111101*/

　　}

　　}

　　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(yíng)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(yíng)的高4比特，由此判斷按鍵是否松開(kāi)。用戶(hù)還未松開(kāi)按鍵時(shí)，高4比特當中有低電平0存在，此時(shí)只能循環(huán)等待。只有當用戶(hù)松開(kāi)按鍵之后，才將高4比特與低4比特進(jìn)行按位反操作，并復合形成最終返回的掃描結果。如果沒(méi)有檢測到有按鍵按下，則將掃描變量sccode向左移位1比特，繼續進(jìn)行下一次掃描。

　　3.2 液晶顯示模塊

　　用戶(hù)在多次進(jìn)行輸入頻率以及“+1Hz”和“-1Hz”微調后，專(zhuān)注于觀(guān)察信號輸出對下一級電路的影響，往往忘了目前系統的輸出頻率。這樣導致在精確測試中要求微調時(shí)也不知該向高調整還是向低調整。為了告知用戶(hù)系統所處的當前頻率，我們擴展了液晶顯示模塊，實(shí)現了當前頻率在液晶顯示模塊上實(shí)時(shí)顯示。液晶顯示模塊占用了單片機Atmega16L的PD0-PD7作為數據接口，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。

　　PB0引腳選擇液晶顯示模塊的數據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(xiě)液晶顯示模塊，PB2則構成上升沿與下降沿完成讀寫(xiě)時(shí)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，在數據或指令準備好了之后，再讓PB2進(jìn)行電平變化，否則讀寫(xiě)會(huì )出錯。

　　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(diǎn)陣作為數組存入單片機的程序存貯器中。需要顯示某字符時(shí)直接調用數組，從而簡(jiǎn)化了設計，實(shí)現了英文、漢字以及圖形的顯示。本設計顯示界面友好，操作可控性強。

圖3 液晶顯示模塊與控制器電路設計

　　4 結論

　　為了方便現代化工業(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器。在本設計中，可以使用小鍵盤(pán)上的“+1Hz”鍵和“-1Hz”鍵，方便地進(jìn)行頻率精確到1Hz的調節。此頻率調節器體積小而功能強，由Atmel公司的AVR單片機Atmega16L作控制核心，用戶(hù)可隨時(shí)調整系統輸出頻率。采用了4×4鍵盤(pán)輸入用戶(hù)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(zhuān)用鍵盤(pán)接口芯片8279。液晶顯示模塊可實(shí)時(shí)顯示當前頻率，顯示界面友好，操作可控性強。本系統可以產(chǎn)生方波和正弦波。

　　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(xiàn)中。工業(yè)生產(chǎn)與測試使用表明，本設計簡(jiǎn)化了頻率調節過(guò)程，用戶(hù)使用方便，具有節電、低成本、抗干擾能力強、頻率控制精度高速度快的特點(diǎn)。