用單片機(jī)測(cè)量脈沖寬度和頻率課設(shè)

1、摘要單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī) 微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)， 特別適用于控制領(lǐng)域， 故又稱為微控制器。 單片機(jī)是 20 世紀(jì)中 期發(fā)展起來的一種面向控制的大規(guī)模集成電路模塊，具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、 價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)域得 到了廣泛的應(yīng)用，極大的提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。單片機(jī)應(yīng)用的意義 絕不僅限于它的廣闊范圍以及帶來的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的意義在于，單片機(jī)的應(yīng)用正從 根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路 實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在使用單片機(jī)通過軟

2、件就能實(shí)現(xiàn)了。隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣 普及，單片機(jī)控制技術(shù)將不斷發(fā)展， 日益完善。 本文是設(shè)計(jì)頻率 / 脈沖寬度的測(cè)量與顯示 的硬件電路與程序的編制。它可以測(cè)量脈沖信號(hào)的脈沖寬度，頻率等參數(shù)。利用定時(shí)器 的門控信號(hào)GATE進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)脈沖寬度的測(cè)量。利用定時(shí)器TO定時(shí)T1計(jì)數(shù)來測(cè)量由P3.5 口輸入的脈沖信號(hào)的頻率。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， 為了便于對(duì)LED顯示器進(jìn)行管理，需要建立一個(gè)顯示緩沖區(qū)。顯示時(shí)采用動(dòng)態(tài)掃描的方式將將各位數(shù)的BCD碼依序輸入到LED中，并連續(xù)掃描2秒鐘。關(guān)鍵詞：門控信號(hào)GATE脈沖寬度；擴(kuò)展測(cè)量范圍；脈沖頻率燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書目錄摘要3目錄4第1章設(shè)計(jì)原理51.1脈沖

3、寬度測(cè)量原理 51.2信號(hào)頻率測(cè)量原理 51.3擴(kuò)展測(cè)量范圍原理 5第2章測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)6第3章測(cè)量系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)73.1脈沖寬度測(cè)量的序設(shè)計(jì) 73.2脈沖頻率測(cè)量的程序設(shè)計(jì) 8第4章總結(jié)9參考文獻(xiàn)11附錄12第1章 設(shè)計(jì)原理1.1 脈沖寬度測(cè)量利用定時(shí)器的門控信號(hào)GATE進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)脈沖寬度的測(cè)量。對(duì)定時(shí)器T1來講，如果GATE=0必須使軟件控制位 TR1=1,且INT1為高電平方可啟動(dòng)定時(shí)器 T1,即定時(shí) 器T1的啟動(dòng)要受外部中斷請(qǐng)求信號(hào)INT1的影響。利用此特點(diǎn)，被測(cè)脈沖信號(hào)從INT1端引入，其上升沿啟動(dòng) T1計(jì)數(shù)，下降沿停止 T1計(jì)數(shù)。定時(shí)器的計(jì)數(shù)值乘以機(jī)器周期即 為脈沖寬度。

4、下圖中給出了脈沖寬度測(cè)量的原理圖。為低時(shí)啟動(dòng)T1下降沿停止計(jì)數(shù)被檢測(cè)脈沖信號(hào)廠INT1為高則等待上升沿開始計(jì)數(shù)圖1脈沖寬度測(cè)量過程1.2 脈沖頻率測(cè)量頻率測(cè)量實(shí)際上就是在1s內(nèi)對(duì)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值就是信號(hào)頻率。令定時(shí)器T0工作在方式1，得到100ms的定時(shí)間隔，再進(jìn)行軟件計(jì)數(shù)10次，形成一個(gè)1s的測(cè)量閘門信號(hào)。在測(cè)量閘門信號(hào)期間令計(jì)數(shù)器T1工作在計(jì)數(shù)方式1,對(duì)脈沖信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值存入 COUNTCOUNT+和COUNT+單元，計(jì)數(shù)值通過 6位動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示出來。1.3 擴(kuò)展測(cè)量范圍原理上述系統(tǒng)被測(cè)脈沖寬度范圍最大為65535US，擴(kuò)展計(jì)數(shù)器的位數(shù)可提高脈沖寬度的測(cè)量范圍。令定時(shí)器

5、T1工作在方式1定時(shí)，GATE=1用COUN單元，COUNT+單元即定 時(shí)器T1的計(jì)數(shù)單元TH1和TL1組成一個(gè)32位的計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖寬度進(jìn)行測(cè)量。并且在定 時(shí)器T1溢出時(shí)，給COUNT+賦值#01H,并將THI和TH0置零，重新開始計(jì)數(shù)。以擴(kuò)展系統(tǒng)測(cè)量范圍使可以達(dá)到130ms的任務(wù)要求。同時(shí)在進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)器T1溢出時(shí)，給COUNT+賦值#01H,并將THI和TH0置零，重新開始計(jì)數(shù)。以擴(kuò)展系統(tǒng)測(cè)量范圍使 可以達(dá)到100KHZ的任務(wù)要求。第2章測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)由于是在實(shí)驗(yàn)箱測(cè)試本系統(tǒng)，且實(shí)驗(yàn)箱上的芯片已經(jīng)連接固定好了，不能調(diào)整，所以以LAP 2000模擬系統(tǒng)的邏輯波形作為輸入信號(hào)。因

6、此硬件只需選用8051芯片以及六位LED數(shù)碼管。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為了便于對(duì)LED顯示器進(jìn)行管理，需要建立一個(gè)顯示緩沖區(qū)。顯示緩沖區(qū)DISBUF是片內(nèi) RAM的一個(gè)區(qū)域，占用片內(nèi)RAM的 70H至75H單元，它的作用是存放要顯示的字符，其長度與LED的位數(shù)相同。顯示程序的任務(wù)是把顯示緩沖區(qū)中待顯示的字符送往LED顯示器顯示。地址70H71H0572H0473H0374H75H最低位最高位圖2顯示程序緩沖區(qū)在進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)，從DISBUF中依次取出待顯示的字符，采用查表的方法得到其對(duì)應(yīng)的字形代碼，逐個(gè)點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，每位顯示2ms左右，即可使各位數(shù)碼管顯示要顯示的字符。 其中位碼地址為 8

7、002H,段碼地址為8004H。在多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn) 化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。圖3硬件電路實(shí)際連線圖第3章測(cè)量系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 脈沖寬度測(cè)量的程序設(shè)計(jì)利用定時(shí)器的門控信號(hào)GATE進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)脈沖寬度的測(cè)量。將控制字#90H輸入到TMOD中, GATE位置 1，采用T1工作在方式定時(shí)1。當(dāng)輸入為高時(shí)先等待，在變?yōu)?低電平時(shí)置位 TR0,則輸入信號(hào)再變?yōu)楦邥r(shí)開始計(jì)數(shù)。以此實(shí)現(xiàn)T1對(duì)INT1引腳即P3.5口輸入的信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度測(cè)量。顯示測(cè)量值圖

8、4測(cè)量脈沖寬度的程序設(shè)計(jì)3.2 脈沖頻率測(cè)量的程序設(shè)計(jì)采用定時(shí)器TO定時(shí)，T1計(jì)數(shù)對(duì)輸入信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量。TO工作在定時(shí)方式1,定時(shí)100ms,定時(shí)10次，達(dá)到定時(shí)1s的目的。T1工作在計(jì)數(shù)方式1對(duì)P3.5 口輸入信號(hào)的 頻率計(jì)數(shù)。并且開放 T1的中斷，TI溢出時(shí)，在COUNT+2位賦值1,實(shí)現(xiàn)測(cè)量范圍的擴(kuò) 展，以達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。圖5測(cè)量脈沖頻率的程序設(shè)計(jì)第4章 總結(jié)本文介紹了單片機(jī)測(cè)量脈沖頻率和脈沖寬度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括原理的闡述、硬件及 軟件的構(gòu)成。通過這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，使我將課堂上弄不懂的抽象的程序有了感性的 認(rèn)識(shí)，也使我加深了對(duì)單片機(jī)程序的理解，更重要的所講的知識(shí)與具體的實(shí)際中應(yīng)

9、用的 程序連接起來提高了我的動(dòng)手與思考能力。單片機(jī)設(shè)計(jì)總的來講說對(duì)我們這些沒經(jīng)歷過實(shí)踐檢驗(yàn)的學(xué)生來說是很有挑戰(zhàn)的，因?yàn)樗煌谡n堂，在編程序的過程中遇到了很多 課堂上沒理解的知識(shí)，通過大量書籍的查閱以及老師同學(xué)們的幫助，這些問題都解決了。 單片機(jī)設(shè)計(jì)總的來講說對(duì)我們這些沒經(jīng)歷過實(shí)踐檢驗(yàn)的學(xué)生來說是很有挑戰(zhàn)的，因?yàn)樗?不同于課堂，。 通過這次課程設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決 問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合過程，以及在常 用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語言C51語言）的掌握方面都能向前邁了一大步。參考文獻(xiàn)1 .單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用張淑清

10、 著，國防工業(yè)出版社2 .單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)張淑清著，國防工業(yè)出版社3 .單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講彭為.黃科中.雷道仲 著，電子工業(yè)出版社4 .MCS-51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序邊春遠(yuǎn)王志強(qiáng)著，人民郵電出版社5 .單片機(jī)原理，應(yīng)用與PROTEU仿真 張靖武.田靈彬著，電子工業(yè)出版社附錄ORG0000HLJMPSTARTORG000BHLJMPT0INTORG001BHLJMPT1INTORG0040HCOUNTEQU40HORG0070HDISBUFEQU70HSTART:MOVSP,#40HMOVTMOD,#90HAGAIN:MOVTH1,#00HMOVTL1,#00HWAIT0:JB

11、P3.3,WAIT0SETBTR1WAIT1:JNBP3.3,WAIT1WAIT2:JBP3.3,WAIT2CLRTR1MOVA,TH1MOVCOUNT,AMOVA,TL1MOVCOUNT+1 ,AMOVR6,COUNTMOVR7,COUNT+1MOVA,R7RLCAMOVR7,AMOVA,R6RLCAMOVR6,A10第18頁共17頁CLRAADDC A,#00HMOV COUNT+2, ALCALL WDISBUFLCALL DISPLAYLJMPAGAIN1T0INT:ATH0 , #3CHTL0 ,#0B0HCOUNT+3A , COUNT+3CA , #0AHEXIT2F0EAAPU

12、SHMOVMOVINCMOVCLRSUBBJCSETBCLRPOPEXIT2:RETIT1INT:CLR TF1MOV COUNT+2, #01HMOV TH1 ,#00HMOVTL1, #00HSETBTR1RETIWDISBUF:AR3 , AR4 , AR5 , AR2 ,#18HCLRMOVMOVMOVMOVHB1:HB2:MOVR6 ,COUNTMOVR7 ,COUNT+1MOVR1 ,COUNT+2CLRCMOVA ,R7RLCAMOVR7 ,AMOVA ,R6RLCAMOVR6 ,AMOVA ,R1RLCAMOVR1 ,AMOVA ,R5ADDCA ,R5DAAMOVR5 ,AM

13、OVA ,R4ADDCA ,R4DAAMOVR4 ,AMOVA ,R3ADDCA ,R3DAAMOVR3 ,ADJNZR2 ,HB2MOVRO ,#DISBUF+5MOVA ,R3SWAPAANLA ,#0FHMOVR0 ,ADECR0MOVA ,R3ANLA ,#0FHMOVR0 ,ADECR0MOVA ,R4SWAPAMOV DEC MOV ANL MOV DEC MOV SWAP ANL MOV DEC MOV ANL MOV RETANLA , #OFHR0 , AROA , R4A , #0FHR0 , AROA , R5AA , #OFHR0 , AROA , R5A , #OFH

14、R0 , ADISPLAY:MOV R2 , #0FFHDISPLAY1:MOVMOVMOVNEXT:MOVMOVMOVXMOVMOVMOVCMOVMOVXR3 ,#06HR0 ,#70HR1 ,#00000001BA , R1DPTR, #8002H DPTR, ADPTR , #TABA ,R0A , A+DPTRDPTR ,#8004HDPTR, ALCALL DELAYDEC R3MOV A , R3JZ EXIT1INC R0MOVA, R1RL AMOVR1, ASJMP NEXTEXIT1:DEC R2MOV A , R2JNZ DISPLAY1RETTAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH07H,7FH, 6FHDELAY:MOVR7,#02H;DEL1:MOVR6,#0FFHDEL2:DJNZR6 ,DEL2DJNZR7 ,DEL1RET7DHAGAIN1:MOVCOUNT,#00HMOVC