單片機課程設(shè)計之脈沖周期的測量

1、 目錄一 概 述 ················································ 3二

2、、課程設(shè)計的目的及具體要求································ 4三、總原理圖及硬件資源分配·············&#

3、183;···················· 43.1復(fù)位電路3.2時鐘電路3.3信號源的產(chǎn)生3.4數(shù)碼管的顯示電路3.5單片機3.6總體框圖 四、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算···················

4、;····················· 74.1 總程序框圖4.2 單元電路設(shè)計 4.3 單元程序模塊 4.4 參數(shù)計算 五、程序清單·····················

5、;·······························12六、軟硬件的調(diào)試·················&

6、#183;····························· 15七、心得體會··················

7、3;································· 15八致謝···············

8、3;··············································· 16九、參考文獻(xiàn)·&

9、#183;·················································&

10、#183; 16十、附件················································

11、·················17概 述近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新，目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。因此，單片機的學(xué)習(xí)

12、、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師?？萍荚桨l(fā)達(dá)，智能化的東西就越多，使用的單片機就越多。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。本系統(tǒng)采用單片機AT89C51為中心器件來設(shè)計脈沖寬度測量器，系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展性強。在現(xiàn)有的單片機仿真機系統(tǒng)上掌握相關(guān)軟硬件設(shè)計與調(diào)試知識，根據(jù)所選擇題目，焊接好硬件電路，正確進(jìn)行元器件的測試與調(diào)試，并在計算機上編寫匯編程序調(diào)試運行，并實現(xiàn)參考選題中要求的設(shè)計。二、課程設(shè)計的目的及具體要求目的：1、通過

13、單片機課程設(shè)計，熟練掌握匯編語言的編程方法，鞏固和加深“單片機原理與應(yīng)用”中的理論知識，將理論聯(lián)系到實踐中去，提高我們的動腦和動手的能力。2、通過脈沖周期的測量的設(shè)計，掌握AT89C51定時/計數(shù)的使用方法，和簡單程序的編寫，最終提高我們的邏輯抽象能力。具體要求：利用單片機AT89C51單片機的T0、T1的定時/計數(shù)功能，完成對待測信號的周期進(jìn)行測量，測量的結(jié)果通過8位動態(tài)數(shù)碼管顯示出來。設(shè)計要求的技術(shù)指標(biāo)有：1、輸入脈沖幅度：0-5v2、周期量測量范圍：0.1ms50ms3、測量精度：正負(fù)1%4、顯示方式：四位數(shù)字顯示三、總原理圖及硬件資源分配3.1 復(fù)位電路 MCS-51單片機的復(fù)位是由外

14、部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。上電復(fù)位：上電復(fù)位電路是種簡單的復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位引腳接一個電容到VCC，接一個電阻到地就可以了。上電復(fù)位是指在給系統(tǒng)上電時，復(fù)位電路通過電容加到RST復(fù)位引腳一個短暫的高電平信號，這個復(fù)位信號隨著VCC對電容的充電過程而回落，所以RST引腳復(fù)位的高電平維持時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復(fù)位，RST引腳的高電平信號必須維持足夠長的時間。電路圖如下：上電自動復(fù)位是通過外

15、部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。3.2時鐘電路時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本文用的是內(nèi)部時鐘方式。電路圖如下：單片機使用12m的晶振晶振和C1、C2組成振蕩器，使單片機內(nèi)部產(chǎn)生產(chǎn)生周期為1us的脈沖信號 MCS-51單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL

16、2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。3.3信號源的產(chǎn)生： 信號源電路由RC振蕩器構(gòu)成，電阻選510歐姆，電容選擇0.1uf,，產(chǎn)生矩形波后通過非門整形，非門由與非門74LS00構(gòu)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。根據(jù)公式 T=2.2*RC ,計算可得周期為112.2ms3.4數(shù)碼管顯示電路 LED是由若干個發(fā)光二極管組成的。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆劃發(fā)亮。控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。這種筆劃式的七段顯示器，能顯示的字符數(shù)量少，但控制簡單、使用方便。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器，陰極連在一起

17、的稱為共陰極顯示器。這里我們采用的為共陰極。其他一些字形的段選碼如下表：在我們設(shè)計的電路中由P0口來送段選信號， P0口內(nèi)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，降低電流來保護(hù)P0口。利用了P2.7P2.4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(qū)動，7407為位6輸入高壓緩沖器。3.5單片機3.6.總體框圖四 單元電路設(shè)計與參數(shù)計算4.1總程序框圖初始化將測量轉(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4.2單元電路設(shè)計本設(shè)計由單

18、片機、測量控制電路、鍵盤及顯示電路幾個組成部分，各部分采用的電路形式及主要器件確定如下：（1）單片機部分選用89C51作為主機,同時要設(shè)計89C51單片機的晶振電路和復(fù)位電路。單片機部分框圖（2）測量電路部分直接利用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器實現(xiàn)頻率的測量。測量電路框圖顯示部分：選用4個共陰極數(shù)碼管顯示，每個數(shù)碼管的選通是由P2.7 P2.4來控制每位點亮?xí)r間為2048us,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)09的數(shù)據(jù)帶小數(shù)09的數(shù)據(jù)077HF7H141HC1H23BHBBH36BHEBH44DHCDH56EHEEH67EHFEH743HC3H8

19、7FHFFH96FHEFH由于單片機顯示的是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：因為有16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 ß41H37H ß40H0à34H,35H,36H16àR7C(38H37H)左移一位（移出位bi在C中）（34H35H36H）*2+Cà（34H35H36H） (十進(jìn)制運算)（R7）-1-=0？返 回 回NY4.3單元程序模塊1 主程序如下所示：MAIN:MOV SP,#60H M

20、OV TMOD,#01H ;計數(shù)器T0工作在方式1 MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H ;計數(shù)器TO清零 MOV IE,#81H ;開總中斷 外部中斷0 SETB TR0 ;T0允許計數(shù)且當(dāng)外部中斷輸入為高時計數(shù) 外部中斷0為邊沿觸發(fā) SETB IT0外中斷0服務(wù)子程序如下：INTR_0:MOV 41H,TH0MOV 40H,TL0 ;將計數(shù)器T0中的數(shù)轉(zhuǎn)移到40H，41H中MOV TH0,#00HMOV TL0,#00H;重新將定時器T0清零QQ: RETI2 數(shù)碼轉(zhuǎn)換USBCD: MOV A,34H CJNE A,#00H,PD ;判斷第五位數(shù)值是否為0 為零則按四位有效值

21、處理 不為零按5位有效值處理 MOV R0,#36H ;當(dāng)有4位有效效值時 取后四位顯示 小數(shù)點加在第一位 MOV A,#00H XCHD A,R0 MOV 33H,A ;將36H中的低4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到33H XCHD A,R0 SWAP A MOV 32H,A ；高4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到32H MOV R1,#35H MOV A,#00H XCHD A,R1 MOV 31H,A ；將35H中的低4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到31H MOV A,R1 SWAP A ADD A,#0AH;加小數(shù)點顯示（如果顯示us為單位可以不加小數(shù)點） MOV 30H,A ；高4位轉(zhuǎn)換為非壓縮B

22、CD碼存到30H RETPD: MOV R0,#34H ;當(dāng)有5位有效值時取前四位顯示 小數(shù)點加在第二位MOV A,#00H XCHD A,R0MOV 30H,A ；將34H中的低4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到30H MOV R1,#35H MOV A,#00H XCHD A,R1 MOV 32H,A ；將35H中的低4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到32H MOV A,R1 SWAP A ADD A,#0AH 加小數(shù)點顯示（如果顯示us為單位可以不加小數(shù)點） MOV 31H,A ；高4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼存到31H ANL 36H,#0F0H MOV A,36H 將36H中的高4位轉(zhuǎn)換為非壓縮BC

23、D碼存到33H SWAP A MOV 33H,A RET4 數(shù)碼管顯示子程序LEDS:MOV A,30H MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,AMOV A,#7FH ;位選信號 第一個數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAY MOV A,31H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0BFH ;位選信號 第二個數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAY MOV A,32H MOVC A,A+DPTR MOV P0,AMOV A,#0DFH ;位選信號 第三個數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAY MOV A,33H

24、 MOVC A,A+DPTR MOV P0,AMOV A,#0EFH ; 位選信號 第四個數(shù)碼管 MOV P2,A LCALL DELAYRET5 延時程序DELAY:MOV R7,#08H DELA:MOV R6,#80H DJNZ R6,$ DJNZ R7,DELA RET 采用軟件延時，延時時間為8*128*2=2048us4.4參數(shù)計算 計算脈寬：d=1/f（輸入信號頻率）*2測量脈寬：d=計數(shù)值×TC（機器周期）（s），d（s）÷1000d（ms）五、 程序清單下面的程序是本次課程設(shè)計的源程序：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT

25、R_0;外部中斷低電平觸發(fā)處理ORG 0033HMAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H MOV IE,#81H SETB TR0 SETB IT0LOOPS:LCALL BCD ;二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制 LCALL USBCD ;壓縮BCD碼，轉(zhuǎn)非壓縮BCD碼 LCALL LEDS LCALL DELAY LCALL LEDS LCALL DELAY LCALL LEDS LCALL DELAY LCALL LEDS LCALL DELAY LCALL LEDS LCALL DELAY LCALL LEDS LCALL DELA

26、Y LCALL LEDS LCALL DELAY LCALL LEDS LCALL DELAY LCALL LEDS LCALL DELAY LCALL LEDS AJMP LOOPS ;循環(huán)處理顯示INTR_0:MOV 41H,TH0 MOV 40H,TL0 MOV TH0,#00H MOV TL0,#00HGJ: RETI BCD:CLR A ；十進(jìn)制轉(zhuǎn)換,；將41H 42H中的數(shù)值轉(zhuǎn)換成BCD碼 分別按高低存儲在34H 35H 36H中 MOV 38H,41H MOV 37H,40H MOV 34H,A MOV 35H,A MOV 36H,A MOV R7,#10HLOOPS1:CLR

27、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 R7,LOOPS1 RET USBCD: MOV A,34H CJNE A,#00H,PD MOV R1,#35H MOV R0,#36H MOV A,#00H XCHD A,R0 MOV 30H,A MOV A,R0 SWAP A MOV 31H,A MOV A,

28、#00H XCHD A,R1 MOV 32H,A MOV A,R1 SWAP A ADD A,#0AH MOV 30H,A RETPD: MOV R1,#34H MOV R0,#35H MOV A,#00H XCHD A,R0 MOV 31H,A MOV A,R0 SWAP A ADD A,#10 MOV 32H,AMOV A,#00H XCHD A,R1 MOV 33H,A MOV A,R1 SWAP A ANL 36H,#0F0H MOV A,36H SWAP A MOV 30H,A RETLEDS:MOV A,30H MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,

29、A MOV A,#7FH MOV P2,A LCALL DELAY MOV A,31H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0BFH MOV P2,A LCALL DELAY MOV A,32H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0DFH MOV P2,A LCALL DELAY MOV A,33H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0EFH MOV P2,A LCALL DELAY RET DELAY:MOV R7,#08H DELA:MOV R6,#80H DJNZ R6,$ DJNZ R7,DELA RET TA

30、B:DB 77H,41H,3BH,6BH,4DH,6EH,7EH,43H,7FH,6FH DB 0F7H,0C1H,0BBH,0EBH,0CDH,0EEH,0FEH,0C3H,0FFH,0EFH END 六、軟硬件的調(diào)試硬件調(diào)試：拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒有任何方面的錯誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬用表測其數(shù)值，看是否與所用相同；完成焊接后，應(yīng)先空載上電（芯片座上不插芯片），并檢查各引腳的電位是否正確。若一切正常，方可在斷電的情況下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關(guān)系。將萬用表的探針放到單片機接電源的引腳上檢測一下，看是否符合要求。

31、然后給板子接上正負(fù)電源，觀察數(shù)碼管是否亮，在檢測數(shù)碼管各個顯示部分是否正常，都檢查完畢后，將信號源的輸出腳接在示波器上，并加上正負(fù)電源，觀察波形，如果得到的波形不太好，可將74LS00的4個與非門全部串聯(lián)，并將對應(yīng)的周期記錄下來。軟件的測試：在軟件測試的時候，先將串口測試下，并逐次將各子程序分別進(jìn)行調(diào)試，數(shù)碼管顯示可先編一段小程序來驗證，不能利用數(shù)碼管顯示的程序部分可以利用軟件上添加觀察程序來實現(xiàn)觀察結(jié)果是否正確。七、課程設(shè)計的體會短短兩周的課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，這兩周的時間說短不短說長不長，可是卻讓我鞏固的大學(xué)三年所學(xué)的單片機方面的知識，并對知識有了進(jìn)一步的了解，通過這次的課程設(shè)計鍛煉了我們的實踐能力