基于脉冲周期测量

\\单片机原理与应用课程设计脉冲周期的测量学院名称： 电气信息工程学院 班 级： 07电子1Z 姓 名： 张秀银 学 号： 07311126JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY目录一、课程设计的目的和意义 (2)二、程序设计的具体要求 (2)三、程序设计的硬件连接 (2)四、软件设计流程及描述 (5)五、程序清单 (9)六、调试与分析 (13)七、课程设计的体会 (13)八参考文献 (14)一、程序设计的目的和意义（1）目的：通过本次课程设计，巩固和加深“单片机原理与应用”中的理论知识，了解和应用单片机仿真系统，结合软硬件，基本掌握单片机的应用的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，并且提高自身查找和运用资料能力（2）意义：通过本次课程设计，理论知识系统化，从中或得一些实战工作经验，提高个人与团体合作的能力。

二、程序设计的具体要求利用单片机AT89C51单片机的T0、T1的定时/计数功能，完成对待测信号的周期进行测量，测量的结果通过8位动态数码管显示出来。

设计要求的技术指标有：1、输入脉冲幅度：0-5v2、周期量测量范围：0.1ms—50ms3、测量精度：正负1%4、显示方式：四位数字显示三、程序设计的硬件连接h1 总体框图被测信号晶振电路89C51单片机控制器4位数码管显示7407列驱动2 信号源的产生：被测信号源用的是带RC电路的环形振荡器电路图带RC电路的环形振荡器电路如图所示。

其中G4用于整形，以改善输出波形，R为限流电阻，一般取100Ω，。

电位器Rw要求不大于1KΩ。

电路利用电容C充放电过程，控制D点电压VD ，从而控制与非门的自动启闭，。

形成多谐振荡，电容C的充电时间tw1、放电时间tw2和总的振荡周期T分别为：t w1≈0.94RC, tw2≈1.26RC ，。

T≈2.2RC调节R和C的值，可改变输出信号的振荡频率。

以上这些电路的状态转换都发生在与非门输入电平达到门的阀值电平VT的时刻。

在VT 附近电容器的充放电速度已经很缓慢，。

而且VT本身也不够稳定，易受温度、电源电压变化等因素以及干扰的影响。

因此，电路输出频率的稳定性较差。

信号源电路由RC振荡器构成，电阻选510欧姆，电容选择0.1uf,，产生矩形波后通过非门整形，非门由与非门74LS00构成，实际电路中用到四个与非门，使得整形更好，波形更稳定。

根据公式T=2.2*RC ,计算可得周期为112.2ms3 数码显示电路采用的为共阴极。

P0口来送段选信号，P0口内部并没有带上拉电阻，在接收数码管时需要在两者之间加一排阻，降低电流来保护P0口。

利用了P2.0~P2.3来送位选信号即哪一个数码管来亮，且送低电平时有效，数码管用动态显示的方式来显示测量的周期值。

在单片机与数码管之间我们采用了7407来驱动，7407为位6输入高压缓冲器。

4 单片机单片机使用12m的晶振晶振和C1、C2组成振荡器，使单片机内部产生产生周期为1us的脉冲信号。

5 管脚接线图管脚接线图四、软件设计流程及描述初始化将测量转换为十进制数拆为非压缩BCD数调用显示子程序1 主程序如下所示：MAIN: MOV SP,#60HMOV TMOD,#01H ;计数器T0工作在方式1MOV TH0,#00HMOV TL0,#00H ;计数器TO清零MOV IE,#81H ;开总中断外部中断0SETB TR0 ;T0允许计数且当外部中断输入为高时计数外部中断0为边沿触发SETB IT0外中断0服务子程序如下：INTR_0: MOV 41H,TH0MOV 40H,TL0 ;将计数器T0中的数转移到40H，41H中MOV TH0,#00HMOV TL0,#00H ;重新将定时器T0清零QQ: RETI2 数码转换由于单片机显示的是10进制的数，所以需要将2进制数转换为10进制数来显示二进制—十进制转换的流程图如下：因为有16位的二进制，故循环次数为16次，放在R7中。

38H37H中的十六位二进制数转换为十进制后放在34H35H36H单元中开始38H ←41H37H ←40H0→34H,35H,36H16→R7C(38H37H)左移一位（移出位bi在C中）（34H35H36H）*2+C→（34H35H36H）(十进制运算)N（R7）-1--〉=0？Y返回3 压缩BCD码转换成非压缩BCD码压缩BCD码有4位，所以需要将压缩BCD码转换为非压缩BCD码供8段数码管显示USBCD:MOV A,34HCJNE A,#00H,PD ;判断第五位数值是否为0 为零则按四位有效值处理不为零按5位有效值处理MOV R1,#35H ;当有4位有效效值时取后四位显示小数点加在第一位MOV R0,#36H ;显示的是以ms为为单位的MOV A,#00HXCHD A,@R0 ;将36H中的低4位转换为非压缩BCD码存到30HMOV 30H,AMOV A,@R0SW AP AMOV 31H,A ；高4位转换为非压缩BCD码存到31HMOV A,#00HXCHD A,@R1 ；将35H中的低4位转换为非压缩BCD码存到32HMOV 32H,AMOV A,@R1 ；高4位转换为非压缩BCD码存到33HSW AP AADD A,#10 ;加小数点显示（如果显示us为单位可以不加小数点）MOV 33H,ARETPD: MOV R1,#34H ;当有5位有效值时取前四位显示小数点加在第二位MOV R0,#35H ；将35H中的低4位转换为非压缩BCD码存到31HMOV A,#00HXCHD A,@R0 ；高4位转换为非压缩BCD码存到32HMOV 31H,AMOV A,@R0SW AP AADD A,#10 加小数点显示（如果显示us为单位可以不加小数点）MOV 32H,AMOV A,#00H ；将34H中的低4位转换为非压缩BCD码存到33HXCHD A,@R1MOV 33H,AMOV A,@R1SW AP AANL 36H,#0F0HMOV A,36HSW AP AMOV 30H,ARET4 数码管显示子程序LEDS: MOV DPTR,#TAB ;显示千位MOV A,U4MOVC A,@A+DPTRMOV P0,AMOV A,#0FEH ;位选信号第一个数码管MOV P2,ALCALL DELAYMOV DPTR,#TAB ;显示百位MOV A,U3MOVC A,@A+DPTRMOV P0,AMOV A,#0FDH ;位选信号第二个数码管MOV P2,ALCALL DELAYMOV DPTR,#TAB ;显示十位MOV A,U2MOVC A,@A+DPTRMOV P0,AMOV A,#0FBH ;位选信号第三个数码管MOV P2,ALCALL DELAYMOV DPTR,#TAB ;显示个位MOV A,U1MOVC A,@A+DPTRMOV P0,AMOV A,#0F7H ;位选信号第四个数码管MOV P2,ALCALL DELAYRET选用4个共阴极数码管显示，每个数码管的选通是由P2.0~P2.3来控制每位点亮时间为2048us,采用延时子程序，有四个数码管，用扫描的方式显示，每一个时刻只选通一个数码管。

不带小数点的0~9的数据对应表带小数点的0~9的数据对应表：0 3FH 0 0BFH1 06H 1 86H2 5BH 2 0DBH3 4FH 3 0CFH4 66H 4 0E6H5 6DH 5 0EDH6 7DH 6 0FDH7 07H 7 87H8 7FH 8 0FFH9 6FH 9 0EFH5 延时程序DELAY: MOV R7,#08HDELA: MOV R6,#80HDJNZ R6,$DJNZ R7,DELARET采用软件延时，延时时间为8*128*2=2048us五、程序清单下面的程序是本次课程设计的源程序：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INTR_0 ;外部中断低电平触发处理ORG 0033HMAIN: MOV SP,#60HMOV TMOD,#01H ;计数器T0工作在方式1MOV TH0,#00HMOV TL0,#00H ;计数器TO清零MOV IE,#81H ;开总中断外部中断0SETB TR0 ;T0允许计数且当外部中断输入为高时计数外部中断0为边沿触发SETB IT0LOOPS: LCALL BCD ;二进制转十进制LCALL USBCD ;压缩BCD码，转非压缩BCD码LCALL LEDSLCALL DELAYLCALL LEDSLCALL DELAYLCALL LEDSLCALL DELAYLCALL LEDSLCALL DELAYLCALL LEDSLCALL DELAYLCALL LEDSLCALL DELAYLCALL LEDSLCALL DELAYLCALL LEDSLCALL DELAYLCALL LEDSLCALL DELAYLCALL LEDSAJMP LOOPS ;循环处理显示INTR_0: MOV 41H,TH0MOV 40H,TL0 ;将计数器T0中的数转移到40H，41H中MOV TH0,#00HMOV TL0,#00H ;重新将定时器T0清零QQ: RETIBCD: CLR A ；十进制转换;将41H 42H中的数值转换成BCD码分别按高低存储在34H 35H 36H中MOV 38H,41HMOV 37H,40HMOV 34H,AMOV 35H,AMOV 36H,AMOV R7,#16LOOPS1: CLR CMOV A,37HRLC AMOV 37H,AMOV A,38HRLC AMOV 38H,AMOV A,36HADDC A,36HDA AMOV 36H,AMOV A,35HADDC A,35HDA AMOV 35H,AMOV A,34HADDC A,34HDA AMOV 34H,ADJNZ R7,LOOPS1RETUSBCD:MOV A,34HCJNE A,#00H,PD ;判断第五位数值是否为0 为零则按四位有效值处理不为零按5位有效值处理MOV R1,#35H ;当有4位有效效值时取后四位显示小数点加在第一位MOV R0,#36H ;显示的是以ms为为单位的MOV A,#00HXCHD A,@R0 ;将36H中的低4位转换为非压缩BCD码存到30HMOV 30H,AMOV A,@R0SW AP AMOV 31H,A ；高4位转换为非压缩BCD码存到31HMOV A,#00HXCHD A,@R1 ；将35H中的低4位转换为非压缩BCD码存到32HMOV 32H,AMOV A,@R1 ；高4位转换为非压缩BCD码存到33HSW AP AADD A,#10 ;加小数点显示（如果显示us为单位可以不加小数点）MOV 33H,ARETPD: MOV R1,#34H ;当有5位有效值时取前四位显示小数点加在第二位MOV R0,#35HMOV A,#00HXCHD A,@R0MOV 31H,AMOV A,@R0SW AP AADD A,#10 ;加小数点显示MOV 32H,AMOV A,#00HXCHD A,@R1MOV 33H,AMOV A,@R1SW AP AANL 36H,#0F0HMOV A,36HSW AP AMOV 30H,ARETLEDS: MOV DPTR,#TAB ;显示千位MOV A,U4MOVC A,@A+DPTRMOV P0,AMOV A,#0FEH ;位选信号第一个数码管MOV P2,ALCALL DELAYMOV DPTR,#TAB ;显示百位MOV A,U3MOVC A,@A+DPTRMOV P0,AMOV A,#0FDH ;位选信号第二个数码管MOV P2,ALCALL DELAYMOV DPTR,#TAB ;显示十位MOV A,U2MOVC A,@A+DPTRMOV P0,AMOV A,#0FBH ;位选信号第三个数码管MOV P2,ALCALL DELAYMOV DPTR,#TAB ;显示个位MOV A,U1MOVC A,@A+DPTRMOV P0,AMOV A,#0F7H ;位选信号第四个数码管MOV P2,ALCALL DELAYRETDELAY: MOV R7,#08H ;延时程序DELA: MOV R6,#80HDJNZ R6,$DJNZ R7,DELARETTAB: DB 3fh, 06h, 5bh ,4fh , 66h ,6dh ,7dh, 07h, 7fh ,6fhDB 0Bfh,86h,0DBh ,0Cfh, 0E6h,0Edh ,0Fdh ,87h ,0FFh ,0EfhNOPEND六、调试与分析硬件调试：将信号源的输出脚接在示波器上，并加上正负电源，观察波形，如果得到的波形不太好，可将74LS00的4个与非门全部串联，并将对应的周期记录下来。