脈沖寬度的測量

1、JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 單片機原理與應用課 題： 脈沖寬度的測量 學院：電氣信息工程學院專業(yè)：電子信息工程班級： 08電子1班姓名：學號： 08311106 合作者： 指導教師： 陳連玉 黃陽 日期： 2011-10-10目錄摘要3一、課程設計的目的與意義3二、程序設計的具體要求32.1 技術指標3 2.2 工作原理3 2.3 主要功能3三、硬件電路的設計及描述4 3.1 總體框圖43.2 各器件的參數(shù)4 3.3電路中的各器件4四、軟件設計流程及描述6 4.1 軟件框圖6 4.2 軟件設計思想6 4.3 各參數(shù)的選擇理論根據(jù)及公式7五

2、、源程序代碼9六、調試與分析13 6.1 調試13 6.2 誤差與分析13七、課程設計的體會13八、參考文獻13九、附錄一14摘要：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷的走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測的更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機大都是作為一個核心器件來使用，僅單片機方面的知識是不夠的，還應該根據(jù)具體硬件結構，以及對具體應用對象特點的軟件結合，加以完善。 本系統(tǒng)采用單片機AT89C51為中心器件來設計，在現(xiàn)有的單片機仿真機系統(tǒng)上掌握軟硬件設計與調試知識，正確進行元器件的測試與調試，并在計算機上編寫程序，進行調試運行，實現(xiàn)設計要求。一、課程設計的目的和意義（1）

3、 設計目的通過本次課程設計，鞏固和加深“單片機原理與應用”中的理論知識，了解和應用單片機仿真系統(tǒng)，結合軟硬件，基本掌握單片機的應用的一般設計方法，提高電子電路的設計和實驗能力，并且提高自身查找和運用資料能力(2) 設計意義通過本次課程設計，理論知識系統(tǒng)化，從中或得一些實戰(zhàn)工作經(jīng)驗，提高個人與團體合作的能力。為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定基礎。二、 程序設計的具體要求2.1 技術指標1、輸入脈沖幅度：0-5v2、頻率量測量范圍：10010000HZ3、測量精度：正負1%4、顯示方式：四位數(shù)字顯示 2.2 工作原理將脈沖信號從P3.2腳引入，將T0設為定時器方式工作。并工作在門 控方式（GATE

4、=1）。初值TH0，TL0設為。在待測脈沖高電平期間，T0對內部周期脈沖進行計數(shù)，在待測脈沖高電平結束時，其下降沿向.發(fā)中斷，在外中斷服務程序中，讀取TH0,TL0的計數(shù)值，該值就是待測脈沖的脈寬。隨后清零TH0和TL0，以便下一脈寬的測量。2.3主要功能實現(xiàn)對被測信號的脈寬測量。三、硬件電路設計及描述3.1總體框圖4位數(shù)碼管顯示被測信號89C51單片機控制器晶振電路740774LS00列驅動3.2各器件的參數(shù)（1）被測信號源用的是帶RC電路的環(huán)形振蕩器電路圖電路如圖所示。即溫度每增加10輸入偏流將增加一倍。其中G4用于整形，OPA335.pdf REF3025.pdf 由運放OPA335及基

5、準電壓源REF3025在LOG102輸入端構成具有失調補償?shù)碾娏髟措娐?如圖所示為由運放OPA335及基準電壓源REF3025在LOG102輸入端構成具有失調補償?shù)碾娏髟措娐?。以改善輸出波形，由于功率放大器在大信號下工作，R為限流電阻，問題是要把失真控制在允許范圍內，一般取100，輸出端連接不同的腳(3、4、5)可以得到不同的系數(shù)K(1、3、5)。電位器Rw要求不大于1K。由于兩管輪流地工作，電路利用電容C充放電過程，(2)晶體管的最大集電極電壓Ucm2Ec?？刂艱點電壓VD，BG1截止、BG2導通，從而控制與非門的自動啟閉，自動氣體循環(huán)爐控溫電路圖。形成多諧振蕩，Icm=IcM/2,電容C的

6、充電時間tw1、放電時間tw2和總的振蕩周期T分別為：由于輸出端使用變壓器，tw10.94RC,請使用27K。 tw21.26RC ，串聯(lián)輸入式電壓反饋的基本形式電路圖。 T2.2RC調節(jié)R和C的值，內部放大器A1、A2是場效應晶體管(FET)輸入，可改變輸出信號的振蕩頻率。為了克服交越失真，以上這些電路的狀態(tài)轉換都發(fā)生在與非門輸入電平達到門的閥值電平VT的時刻。555和R1，在VT附近電容器的充放電速度已經(jīng)很緩慢，（1）甲類功率放大器：。而且VT本身也不夠穩(wěn)定，射頻探頭用負壓源電路圖如圖所示，易受溫度、電源電壓變化等因素以及干擾的影響。對數(shù)和對數(shù)比率放大器LOG101104的偏流調零電路 如

7、圖所示為LOG101104的偏流調零電路。因此，運算放大器電路圖:包含 單電源、低壓、低功耗運算放大器電路圖。電路輸出頻率的穩(wěn)定性較差。揚聲器的阻抗為400歐，信號源電路由RC振蕩器構成，電阻選510歐姆，電容選擇4.7uf,，產(chǎn)生矩形波后通過非門整形，非門由與非門74LS00構成，實際電路中用到四個與非門，使得整形更好，波形更穩(wěn)定。復位電容取10uf（2）單片機使用12m的晶振晶振和C1、C2組成振蕩器，使單片機內部產(chǎn)生產(chǎn)生周期為1us的脈沖信號。3.3電路中各器件（1）數(shù)碼管數(shù)碼管采用的是共陰極。P0口來送段選信號， P0口內部并沒有帶上拉電阻，在接收數(shù)碼管時需要在兩者之間加一排阻，降低電

8、流來保護P0口。利用了P2.4P2.7來送位選信號即哪一個數(shù)碼管來亮，且送低電平時有效，數(shù)碼管用動態(tài)顯示的方式來顯示測量的周期值。在單片機與數(shù)碼管之間我們采用了7407來驅動，7407為位6輸入高壓緩沖器。（2） 單片機AT89C51芯片VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作

9、為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3.2 /INT0（外部中斷0）RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周

10、期的高電平時間四、軟件設計流程及描述4.1軟件框圖主程序流程圖初始化將測量轉換為十進制數(shù)拆為非壓縮BCD數(shù)調用顯示子程序重設TH1,TL1讀TH0TL0到頻率單元清零返回（2）外中斷0服務程序流程圖4.2軟件設計思想（1）主程序如下所示：MAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#09H ;計數(shù)器T0工作在方式1，門控信號為1 MOV TL0,#00H ;計數(shù)器TO清零 MOV IE,#81H ;開放定時器中斷和總中斷和外部中斷0MOV TCON,#11H MOV R5,#05H ;T0當外部中斷輸入為高時計數(shù),外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式,下降沿有效（2）外中斷0服務子程序如下：SOL

11、VE: MOV 41H,TH0MOV 40H,TL0 ;將計數(shù)器T0中的數(shù)轉移到40H，41H中MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H ;重新將定時器T0清零 RETI4.3各參數(shù)的選擇理論根據(jù)及公式（1） 數(shù)碼轉換由于單片機顯示的是10進制的數(shù)，所以需要將2進制數(shù)轉換為10進制數(shù)來顯示二進制十進制轉換的流程圖如下：因為有16位的二進制，故循環(huán)次數(shù)為16次，放在R7中。38H37H中的十六位二進制數(shù)轉換為十進制后放在34H35H36H單元中開始38H 41H37H 40H034H,35H,36H16R7C(38H37H)左移一位（移出位bi在C中）（34H35H36H）*2+C（3

12、4H35H36H） (十進制運算)（R7）-1-=0？返 回 回NY（2）壓縮BCD碼轉換成非壓縮BCD碼 壓縮BCD碼有4位，所以需要將壓縮BCD碼轉換為非壓縮BCD碼供8段數(shù)碼管顯示USBCD:MOV A,34HCJNE A,#00H, CHOOSE;判斷第五位數(shù)值是否為0 為零則按四位有效值處理 不為零按5位有效值處理MOV R1,#35H ;當有4位有效效值時 取后四位顯示 小數(shù)點加在第一位 MOV R0,#36H ;顯示的是以ms為為單位的MOV A,#00HXCHD A,R0 ;將36H中的低4位轉換為非壓縮BCD碼存到30H MOV 30H,A MOV A,R0 SWAP A M

13、OV 31H,A ；高4位轉換為非壓縮BCD碼存到31H MOV A,#00H XCHD A,R1 ；將35H中的低4位轉換為非壓縮BCD碼存到32H MOV 32H,A MOV A,R1 ；高4位轉換為非壓縮BCD碼存到33H SWAP A ADD A,#10;加小數(shù)點顯示（如果顯示us為單位可以不加小數(shù)點） MOV 33H,A RET CHOOSE:MOV R1,#34H ;當有5位有效值時取前四位顯示 小數(shù)點加在第二位 MOV R0,#35H ；將35H中的低4位轉換為非壓縮BCD碼存到31HMOV A,#00H XCHD A,R0 ；高4位轉換為非壓縮BCD碼存到32H MOV 31H

14、,A MOV A,R0 SWAP A ADD A,#0A ；加小數(shù)點顯示（如果顯示us為單位可以不加小數(shù)點） MOV 32H,A MOV A,#00H ；將34H中的低4位轉換為非壓縮BCD碼存到33H XCHD A,R1 MOV 33H,A MOV A,R1 SWAP A ANL 36H,#0F0H MOV A,36H SWAP A MOV 30H,A RET（3） 數(shù)碼管顯示子程序DISP:MOV DPTR,#TAB;顯示千位 MOV A,U4 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0FEH;位選信號 第一個數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAY MOV D

15、PTR,#TAB;顯示百位 MOV A,U3 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0FDH;位選信號 第二個數(shù)碼管MOV P2,AMLCALL DELAYOV DPTR,#TAB;顯示十位 MOV A,U2 MOVC A,A+DPTRMOV P0,A MOV A,#0FBH;位選信號 第三個數(shù)碼管MOV P2,ALCALL DELAYMOV DPTR,#TAB;顯示個位 MOV A,U1 MOVC A,A+DPTRMOV P0,A MOV A,#0F7H;位選信號 第四個數(shù)碼管MOV P2,ALCALL DELAY RET 選用4個共陰極數(shù)碼管顯示，每個數(shù)碼管的選通是由

16、P2.4P2.7來控制每位點亮時間為3780us,采用延時子程序，有四個數(shù)碼管，用掃描的方式顯示，每一個時刻只選通一個數(shù)碼管。不帶小數(shù)點的09的數(shù)據(jù)對應0 , 1 , 2 , 3, 4, 5 , 6 , 7 , 8, 977H,41H,3BH,6BH,4DH,6EH,7EH,43H,7FH,6FH帶小數(shù)點的09的數(shù)據(jù)對應表：0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 90F7H,0C1H,0BBH,0EBH,0CDH,0EEH,0FEH,0C3H,0FFH,0EFH （4） 延時程序POST:MOV R7,#15H POST1:MOV R6,#50H DJNZ R6

17、,$ DJNZ R7,POST1 RET 采用軟件延時，延時時間為21*90*2=3780us五、 源程序代碼下面的程序是本次課程設計的源程序：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INTR_0;外部中斷低電平觸發(fā)處理ORG 0033HMAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#09H ;計數(shù)器T0工作在方式1，門控信號為1 MOV TL0,#00H ;計數(shù)器TO清零 MOV IE,#81H ;開放定時器中斷和總中斷和外部中斷0MOV TCON,#11H MOV R5,#05H ;T0當外部中斷輸入為高時計數(shù),外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式,下降沿有效LOOP:A

18、CALL BCD ;十六位二進制轉十進制 ACALL UBCD ;壓縮BCD碼，轉非壓縮BCD碼 LOOP1: ACALL DISP ;顯示程序 ACALL POST DJNZ R5,LOOP1 MOV R5,08H AJMP LOOP ;循環(huán)處理顯示計數(shù)器T0采集得數(shù) SOLVE:MOV 41H,TH0 MOV 40H,TL0 ;將計數(shù)器T0中的數(shù)轉移到40H，41H中CLR C MOV A,40H ADDC A,#90H MOV 40H,A MOV A,41H ADDC A,#02H MOV 41H,A MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H;重新將定時器T0清零 RETI B

19、CD: CLR A ；十進制轉換，將41H 42H中的數(shù)值轉換成BCD碼 分別按高低存儲在34H 35H 36H中 MOV 38H,41H MOV 37H,40H MOV 34H,A MOV 35H,A MOV 36H,A MOV R7,#16LOOP2: CLR C MOV A,37H RLC A MOV 37H,A MOV A,38H RLC A MOV 38H,A MOV A,36H ADDC A,36H DA A MOV 36H,A MOV A,35H ADDC A,35H DA A MOV 35H,A MOV A,34H ADDC A,34H DA A MOV 34H,A DJNZ

20、R7,LOOPS1 RET USBCD:MOV A,34HCJNE A,#00H, ,CHOOSE ;判斷第五位數(shù)值是否為0 為零則四位有效值處理 不為零按5位有效值處理MOV R1,#35H ;當有4位有效效值時 取后四位顯示 小數(shù)點加在第位 MOV R0,#36H ;顯示的是以ms為為單位的 MOV A,#00H XCHD A,R0 ;將36H中的低4位轉換為非壓縮BCD碼存到30H MOV 30H,A MOV A,R0 SWAP A MOV 31H,A；高4位轉換為非壓縮BCD碼存到31H MOV A,#00H XCHD A,R1 ；將35H中的低4位轉換為非壓縮BCD碼存到32H MO

21、V 32H,A MOV A,R1 ；高4位轉換為非壓縮BCD碼存到33H SWAP AADD A,#10;加小數(shù)點顯示（如果顯示us為單位可以不加小數(shù)點）MOV 33H,A RET CHOOSE:MOV R1,#34H ;當有5位有效值時取前四位顯示 小數(shù)點加在第二位 MOV R0,#35H MOV A,#00H XCHD A,R0 MOV 31H,A MOV A,R0 SWAP A ADD A,#10;加小數(shù)點顯示 MOV 32H, MOV A,#00H XCHD A,R1 MOV 33H,A MOV A,R1 SWAP A ANL 36H,#0F0H MOV A,36H SWAP A MO

22、V 30H,A RETDISP:MOV DPTR,#TAB;顯示千位 MOV A,U4 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0FEH;位選信號 第一個數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAY MOV DPTR,#TAB;顯示百位 MOV A,U3 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0FDH;位選信號 第二個數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAY MOV DPTR,#TAB;顯示十位 MOV A,U2 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0FBH;位選信號 第三個數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAY MOV DPTR,#TAB;顯示個位 MOV A,U1 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0F7H;位選信號 第四個數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAY RET POST:MOV R7,#15H ;延時程序POST1:MOV R6,#50H DJNZ R6,$ DJNZ R7,POSTI RET TAB: DB 77H,41H,3BH,6BH,4DH,6EH,7EH,43H,7FH,6FH DB 0F7H,0C1H,0BBH,0EBH,0CDH,0EEH,0FEH,0C3H,0FFH,0EFH END六、 調試與分析6.1 調試