單片機(jī)課程設(shè)計(jì)方案脈沖寬度測(cè)量

1、JIANGSU TEACHERS UNIVERSITYOF TECHNOLOGY單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 200911 2.12.22.3 3.13.23.3 4.14.2T04.3 5.15.25.3 AT89C51試，并在計(jì)算機(jī)上編寫匯編程序調(diào)試運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)參考選題中要求的設(shè)計(jì)。第二章 方案選擇及工作原理2.1 硬件技術(shù)指標(biāo)輸入脈沖幅度：0-5V脈寬測(cè)量范圍：0.1-50ms測(cè)量精度： 1%顯示方式：四位數(shù)字顯示2.2 方案選擇及工作原理將脈沖信號(hào)從P3.2 腳引入。將T0 設(shè)為定時(shí)器方式工作。并工作在門控方式。初值TH0 、TL0 設(shè)為零。在待測(cè)脈沖高電平期間，T0 對(duì)內(nèi)部周期脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。在

2、待測(cè)脈沖高電平結(jié)束時(shí)，其下降沿向 P3.2 發(fā)中斷，在外中斷 0 的中斷服務(wù)程序中，讀取 TH0 、TL0 的計(jì)數(shù)值，該值就是待測(cè)脈沖的脈寬。隨后清零 TH0 和 TL0 ，以便下一脈寬的測(cè)量。2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能在電源正確接入的前提下，由RC 震蕩器產(chǎn)生信號(hào)從P3.2 口輸入，利用內(nèi)部脈沖對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值經(jīng)過(guò)二 十轉(zhuǎn)換后，判斷高位是否為零，如果為零即顯示低四位，如果不為零即顯示高四位。通過(guò)數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，其個(gè)數(shù)即為脈沖寬度。第三章控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)模塊構(gòu)成3.2 系統(tǒng)工作原理圖3.3 管腳說(shuō)明VCC ：供電電壓。GND ：接地。P0 口： P0 口為一個(gè)8 位

3、漏級(jí)開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL 門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個(gè) TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫 “1時(shí)”，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的

4、高八位。在給出地“ 1時(shí)”，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 口也可作為89C51 的一些特殊功能口，在本次課程設(shè)計(jì)中用到的P3 口如下所示：P3.2 /INT0 （外部中斷0）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。XTAL1 ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2 ：來(lái)自反向振蕩器的輸出。第四章軟件設(shè)計(jì)及程序4.1 軟件設(shè)計(jì)流程4.2 各子程序功能描述：定時(shí)器T0 中斷服務(wù)程序:設(shè)為通過(guò)對(duì)方式寄存器TMOD 和控制寄

5、存器09H，表示門控方式為1， 16 位定時(shí)器。TCON 的編程來(lái)選擇T0 的工作方式。 TMODTCON 的低四位為外部中斷的觸發(fā)方式控制位和外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志，設(shè)為13H，門控位為1 時(shí)，僅當(dāng)TR0 等于 1 且 P3.2 輸入為高電平時(shí) T0 才計(jì)數(shù)， TR0 為 0 或 P3.2 輸入低電平時(shí)都禁止計(jì)數(shù)，以此來(lái)判斷輸入脈沖高電平的開始和結(jié)束。顯示子程序：時(shí)間顯示子程序每次顯示4 個(gè)連續(xù)單元的十進(jìn)制數(shù)。首先判斷高位是否為0，為0 調(diào)用低四位顯示，不為0 則顯示高四位。顯示時(shí),先取出內(nèi)存地址中的數(shù)據(jù),然后從P2.4、 P2.5、P2.6、 P2.7 口依次由低位到高位顯示，在顯示過(guò)程中通過(guò)延

6、時(shí)程序控制四個(gè)數(shù)碼管的顯示時(shí)間長(zhǎng)度，以達(dá)到可以清晰讀出四位數(shù)。4.3 系統(tǒng)總程序ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP JISHIMAIN: MOV SP,#60H；設(shè)堆棧MOV TMOD,#09H；設(shè)置控制字方式方式 0 門控MOV TH0,#00H；定時(shí)器清零MOV TL0,#00HSETB EA；開總中斷SETB EX0；開 T0 中斷SETB TR0SETB IT0MAIN1:ACALL EX；調(diào)用二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制子程序ACALL NEX；調(diào)用拆為非壓縮BCD 碼數(shù)子程序MOV 50H,#0FAH；延時(shí)程序MOV A,23H；將 R4 中低位給累加器CJNE

7、A,#0H,MAIN3；比較累加器中數(shù)值和0，不等于0 跳轉(zhuǎn)MAIN2:ACALL DISP；調(diào)用顯示子程序1AJMP MAIN4MAIN3:ACALL DISP2；調(diào)用顯示子程序2MAIN4:DJNZ 50H,MAIN2；循環(huán) 250 次AJMP MAIN1EX:MOV R2,30H；將從信號(hào)源中讀出的數(shù)據(jù)存入R2R3 中MOV R3,31HCLR AMOV R4,AMOV R5,AMOV R6,AMOV R7,#10HLOOP: CLR CMOV A,R3RLC A； R3 帶進(jìn)位左移一位MOV R3,AMOV A,R2RLC AMOV R2,A； 2* （R4R5R6 ） +C 賦值給

8、R4R5R6MOV A,R6ADDC A,R6DA AMOV R6,AMOV A,R5ADDC A,R5DA AMOV R5,AMOV A,R4ADDC A,R4DA AMOV R4,ADJNZ R7,LOOP；（ R7） -1 賦值給 R7 是否為零RETNEX: MOV A,R6ANL A,#0FHMOV 19H,AMOV A,R6；拆分為非壓縮 BCD 碼SWAP A；將 R6 中高低四位相互轉(zhuǎn)換ANL A,#0FH；將高四位清零，保持低四位不變MOV 20H,AMOV A,R5ANL A,#0FHMOV 21H,AMOV A,R5SWAP AANL A,#0FHMOV 22H,AMOV

9、 A,R4ANL A,#0FHMOV 23H,ARETDISP: MOV DPTR,#TABMOV A,19HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.4ACALL YANCHI；查表程序MOV A,20HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.5ACALL YANCHIMOV A,21HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.6ACALL YANCHIMOV A,22HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.7ACALL YANCHIR

10、ETDISP2: MOV DPTR,#TABMOV A,20HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.4ACALL YANCHIMOV A,21HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.5ACALL YANCHIMOV A,22HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ASETB P0.7CLR P2.6ACALL YANCHIMOV A,23HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.7ACALL YANCHIRETYANCHI: MOV 51H,#5

11、0HTL: MOV 52H,#10HDJNZ 52H,$DJNZ 51H,TLRETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66HDB 6DH,7DH,07H,7FH,6FHJISHI:MOV 30H,TH0MOV 31H,TL0MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HRETIEND第五章系統(tǒng)制作與調(diào)試5.1 硬件調(diào)試調(diào)試方法硬件調(diào)試是利用基本測(cè)試儀器（萬(wàn)用表、示波器等），檢查系統(tǒng)硬件中存在的故障。第一步：目測(cè)。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。第二步：用萬(wàn)用表測(cè)試。先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn)，再檢測(cè)各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。第三步：加電檢測(cè)。給系統(tǒng)加電

12、，檢測(cè)所有器件的電源端是否符合要求。（ 1）取穩(wěn)壓電源打開電源，檢查電源的輸出電壓是否為5V ，可通過(guò)觀察電源的量程及指針的讀數(shù)來(lái)判斷或用萬(wàn)用表測(cè)量。（2）在確定輸出電壓正確的情況下，接好電路，用一根導(dǎo)線從地引出，接到P3.2 口；再用另一根線從地引出分別接到P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7口，觀察數(shù)碼管的亮滅情況。出現(xiàn)問(wèn)題及解決方法在觀察信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生波形時(shí)發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的波形并不是標(biāo)準(zhǔn)的方波。經(jīng)過(guò)老師的講解知道問(wèn)題時(shí)處在波形整形步驟中，將信號(hào)源連接兩個(gè)非門后再觀察波形發(fā)現(xiàn)波形的垂直程度得到很好的改善。在觀察過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)中用來(lái)產(chǎn)生信號(hào)源的方案所實(shí)現(xiàn)的方波并不等寬。在測(cè)試數(shù)

13、碼顯示器時(shí)，其中一個(gè)數(shù)碼顯示管特別暗，經(jīng)檢查得知該數(shù)碼顯示管的小數(shù)點(diǎn)位沒(méi)有接上拉電阻，這樣導(dǎo)致分流出現(xiàn)問(wèn)題。接上電阻后該問(wèn)題得到解決。5.2 軟件調(diào)試：軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)程序的匯編、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程。在 LCA51 編譯器下進(jìn)行程序編譯，檢查程序是否有語(yǔ)法錯(cuò)誤。接好仿真機(jī)判斷接口。以子程序?yàn)閱挝恢饌€(gè)進(jìn)行仿真，最后結(jié)合硬件實(shí)時(shí)調(diào)試。將上述各編譯好的子程序結(jié)合為總程序編譯后加載到單片機(jī)芯片中進(jìn)行仿真，結(jié)果并不是出現(xiàn)穩(wěn)定的四位數(shù)字，閃的頻率比較快，調(diào)整延時(shí)時(shí)間后問(wèn)題解決。5.3 結(jié)果分析通過(guò)數(shù)字示波器觀測(cè)，輸入信號(hào)的高電平的寬度為6.72ms，波形的峰 峰值為4.08V 。數(shù)碼管顯示脈寬為6.48 ms。輸入脈沖幅度及脈寬測(cè)量范圍都滿足要求。測(cè)量精度 =±（ 6.72-6.48 ） /6.72= ±4.5%數(shù)碼管顯示時(shí)數(shù)字在不斷的跳動(dòng)，可能原因是輸入信號(hào)不穩(wěn)。第六章總