脈沖寬度的測(cè)量

1、JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 單片機(jī)原理與應(yīng)用課 題： 脈沖寬度的測(cè)量 學(xué)院：電氣信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程班級(jí)： 08電子1班姓名：學(xué)號(hào)： 08311106 合作者： 指導(dǎo)教師： 陳連玉 黃陽 日期： 2011-10-10目錄摘要3一、課程設(shè)計(jì)的目的與意義3二、程序設(shè)計(jì)的具體要求32.1 技術(shù)指標(biāo)3 2.2 工作原理3 2.3 主要功能3三、硬件電路的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)流程及描述6 4.1 軟件框圖6 4.2 軟件設(shè)計(jì)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(diào)試與分析13 6.1 調(diào)試13 6.2 誤差與分析13七、課程設(shè)計(jì)的體會(huì)13八、參考文獻(xiàn)13九、附錄一14摘要：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)的更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)大都是作為一個(gè)核心器件來使用，僅單片機(jī)方面的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。 本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51為中心器件來設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有的單片機(jī)仿真機(jī)系統(tǒng)上掌握軟硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試知識(shí)，正確進(jìn)行元器件的測(cè)試與調(diào)試，并在計(jì)算機(jī)上編寫程序，進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。一、課程設(shè)計(jì)的目的和意義（1）

3、 設(shè)計(jì)目的通過本次課程設(shè)計(jì)，鞏固和加深“單片機(jī)原理與應(yīng)用”中的理論知識(shí)，了解和應(yīng)用單片機(jī)仿真系統(tǒng)，結(jié)合軟硬件，基本掌握單片機(jī)的應(yīng)用的一般設(shè)計(jì)方法，提高電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，并且提高自身查找和運(yùn)用資料能力(2) 設(shè)計(jì)意義通過本次課程設(shè)計(jì)，理論知識(shí)系統(tǒng)化，從中或得一些實(shí)戰(zhàn)工作經(jīng)驗(yàn)，提高個(gè)人與團(tuán)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(chǔ)。二、 程序設(shè)計(jì)的具體要求2.1 技術(shù)指標(biāo)1、輸入脈沖幅度：0-5v2、頻率量測(cè)量范圍：10010000HZ3、測(cè)量精度：正負(fù)1%4、顯示方式：四位數(shù)字顯示 2.2 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（GATE

4、=1）。初值TH0，TL0設(shè)為。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)，在待測(cè)脈沖高電平結(jié)束時(shí)，其下降沿向.發(fā)中斷，在外中斷服務(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主要功能實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的脈寬測(cè)量。三、硬件電路設(shè)計(jì)及描述3.1總體框圖4位數(shù)碼管顯示被測(cè)信號(hào)89C51單片機(jī)控制器晶振電路740774LS00列驅(qū)動(dòng)3.2各器件的參數(shù)（1）被測(cè)信號(hào)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(yùn)放OPA335及基

5、準(zhǔn)電壓源REF3025在LOG102輸入端構(gòu)成具有失調(diào)補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐?如圖所示為由運(yùn)放OPA335及基準(zhǔn)電壓源REF3025在LOG102輸入端構(gòu)成具有失調(diào)補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐?。以改善輸出波形，由于功率放大器在大信?hào)下工作，R為限流電阻，問題是要把失真控制在允許范圍內(nèi)，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(diǎn)電壓VD，BG1截止、BG2導(dǎo)通，從而控制與非門的自動(dòng)啟閉，自動(dòng)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(shí)間tw1、放電時(shí)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(qǐng)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(diào)節(jié)R和C的值，內(nèi)部放大器A1、A2是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)輸入，可改變輸出信號(hào)的振蕩頻率。為了克服交越失真，以上這些電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換都發(fā)生在與非門輸入電平達(dá)到門的閥值電平VT的時(shí)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(fù)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(duì)數(shù)和對(duì)數(shù)比率放大器LOG101104的偏流調(diào)零電路 如

7、圖所示為L(zhǎng)OG101104的偏流調(diào)零電路。因此，運(yùn)算放大器電路圖:包含 單電源、低壓、低功耗運(yùn)算放大器電路圖。電路輸出頻率的穩(wěn)定性較差。揚(yáng)聲器的阻抗為400歐，信號(hào)源電路由RC振蕩器構(gòu)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(gòu)成，實(shí)際電路中用到四個(gè)與非門，使得整形更好，波形更穩(wěn)定。復(fù)位電容取10uf（2）單片機(jī)使用12m的晶振晶振和C1、C2組成振蕩器，使單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生產(chǎn)生周期為1us的脈沖信號(hào)。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(hào)， P0口內(nèi)部并沒有帶上拉電阻，在接收數(shù)碼管時(shí)需要在兩者之間加一排阻，降低電

8、流來保護(hù)P0口。利用了P2.4P2.7來送位選信號(hào)即哪一個(gè)數(shù)碼管來亮，且送低電平時(shí)有效，數(shù)碼管用動(dòng)態(tài)顯示的方式來顯示測(cè)量的周期值。在單片機(jī)與數(shù)碼管之間我們采用了7407來驅(qū)動(dòng)，7407為位6輸入高壓緩沖器。（2） 單片機(jī)AT89C51芯片VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0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。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

9、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口輸出地址的高八位。在給出地址“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。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)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(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

10、期的高電平時(shí)間四、軟件設(shè)計(jì)流程及描述4.1軟件框圖主程序流程圖初始化將測(cè)量轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)拆為非壓縮BCD數(shù)調(diào)用顯示子程序重設(shè)TH1,TL1讀TH0TL0到頻率單元清零返回（2）外中斷0服務(wù)程序流程圖4.2軟件設(shè)計(jì)思想（1）主程序如下所示：MAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#09H ;計(jì)數(shù)器T0工作在方式1，門控信號(hào)為1 MOV TL0,#00H ;計(jì)數(shù)器TO清零 MOV IE,#81H ;開放定時(shí)器中斷和總中斷和外部中斷0MOV TCON,#11H MOV R5,#05H ;T0當(dāng)外部中斷輸入為高時(shí)計(jì)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(wù)子程序如下：SOL

11、VE: MOV 41H,TH0MOV 40H,TL0 ;將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)轉(zhuǎn)移到40H，41H中MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H ;重新將定時(shí)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(zhuǎn)換由于單片機(jī)顯示的是10進(jìn)制的數(shù)，所以需要將2進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)來顯示二進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的流程圖如下：因?yàn)橛?6位的二進(jìn)制，故循環(huán)次數(shù)為16次，放在R7中。38H37H中的十六位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)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(jìn)制運(yùn)算)（R7）-1-=0？返 回 回NY（2）壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD碼 壓縮BCD碼有4位，所以需要將壓縮BCD碼轉(zhuǎn)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(dāng)有4位有效效值時(shí) 取后四位顯示 小數(shù)點(diǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到31H MOV A,#00H XCHD A,R1 ；將35H中的低4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到32H MOV 32H,A MOV A,R1 ；高4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到33H SWAP A ADD A,#10;加小數(shù)點(diǎn)顯示（如果顯示us為單位可以不加小數(shù)點(diǎn)） MOV 33H,A RET CHOOSE:MOV R1,#34H ;當(dāng)有5位有效值時(shí)取前四位顯示 小數(shù)點(diǎn)加在第二位 MOV R0,#35H ；將35H中的低4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到31HMOV A,#00H XCHD A,R0 ；高4位轉(zhuǎn)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(diǎn)顯示（如果顯示us為單位可以不加小數(shù)點(diǎn)） MOV 32H,A MOV A,#00H ；將34H中的低4位轉(zhuǎn)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(hào) 第一個(gè)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(hào) 第二個(gè)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(hào) 第三個(gè)數(shù)碼管MOV P2,ALCALL DELAYMOV DPTR,#TAB;顯示個(gè)位 MOV A,U1 MOVC A,A+DPTRMOV P0,A MOV A,#0F7H;位選信號(hào) 第四個(gè)數(shù)碼管MOV P2,ALCALL DELAY RET 選用4個(gè)共陰極數(shù)碼管顯示，每個(gè)數(shù)碼管的選通是由

16、P2.4P2.7來控制每位點(diǎn)亮?xí)r間為3780us,采用延時(shí)子程序，有四個(gè)數(shù)碼管，用掃描的方式顯示，每一個(gè)時(shí)刻只選通一個(gè)數(shù)碼管。不帶小數(shù)點(diǎn)的09的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)0 , 1 , 2 , 3, 4, 5 , 6 , 7 , 8, 977H,41H,3BH,6BH,4DH,6EH,7EH,43H,7FH,6FH帶小數(shù)點(diǎn)的09的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)表：0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 90F7H,0C1H,0BBH,0EBH,0CDH,0EEH,0FEH,0C3H,0FFH,0EFH （4） 延時(shí)程序POST:MOV R7,#15H POST1:MOV R6,#50H DJNZ R6

17、,$ DJNZ R7,POST1 RET 采用軟件延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為21*90*2=3780us五、 源程序代碼下面的程序是本次課程設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)器T0工作在方式1，門控信號(hào)為1 MOV TL0,#00H ;計(jì)數(shù)器TO清零 MOV IE,#81H ;開放定時(shí)器中斷和總中斷和外部中斷0MOV TCON,#11H MOV R5,#05H ;T0當(dāng)外部中斷輸入為高時(shí)計(jì)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(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制 ACALL UBCD ;壓縮BCD碼，轉(zhuǎn)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(jì)數(shù)器T0采集得數(shù) SOLVE:MOV 41H,TH0 MOV 40H,TL0 ;將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)轉(zhuǎn)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(shí)器T0清零 RETI B

19、CD: CLR A ；十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，將41H 42H中的數(shù)值轉(zhuǎn)換成BCD碼 分別按高低存儲(chǔ)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(dāng)有4位有效效值時(shí) 取后四位顯示 小數(shù)點(diǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到31H MOV A,#00H XCHD A,R1 ；將35H中的低4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到32H MO

21、V 32H,A MOV A,R1 ；高4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到33H SWAP AADD A,#10;加小數(shù)點(diǎn)顯示（如果顯示us為單位可以不加小數(shù)點(diǎn)）MOV 33H,A RET CHOOSE:MOV R1,#34H ;當(dāng)有5位有效值時(shí)取前四位顯示 小數(shù)點(diǎn)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(diǎn)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(hào) 第一個(gè)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(hào) 第二個(gè)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(hào) 第三個(gè)數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAY MOV DPTR,#TAB;顯示個(gè)位 MOV A,U1 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0F7H;位選信號(hào) 第四個(gè)數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAY RET POST:MOV R7,#15H ;延時(shí)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(diào)試與分析6.1 調(diào)試