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最新用单片机测量脉冲宽度和频率课设.doc
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2021-10-02
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单片机技术
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摘要
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。单片机
微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称为微控制器。 单片机是 20 世纪
中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块,具有功能强、体积小、可靠性高、
价格低廉等特点,在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得
到了广泛的应用,极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。单片机应用的意义
绝不仅限于它的广阔范围以及带来的经济效益,更重要的意义在于,单片机的应用正从
根本上改变着传统的控制系统的设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路
实现的大部分控制功能,现在使用单片机通过软件就能实现了。随着单片机应用的推广
普及,单片机控制技术将不断发展,日益完善。本文是设计频率/脉冲宽度的测量与显
示的硬件电路与程序的编制。它可以测量脉冲信号的脉冲宽度,频率等参数。利用定时
器的门控信号 GATE 进行控制可以实现脉冲宽度的测量。利用定时器 T0 定时 T1 计数
来测量由 P3.5 口输入的脉冲信号的频率。在单片机应用系统中,为了便于对 LED 显示
器进行管理,需要建立一个显示缓冲区。显示时采用动态扫描的方式将将各位数的
BCD 码依序输入到 LED 中,并连续扫描 2 秒钟。
关键词: 门控信号 GATE;脉冲宽度;扩展测量范围;脉冲频率
目录
附录 ..........................................................................................................................................12
第 1 章 设计原理
1.1 脉冲宽度测量
利用定时器的门控信号 GATE 进行控制可以实现脉冲宽度的测量。对定时器 T1 来
讲,如果 GATE=0,必须使软件控制位 TR1=1,且 INT1 为高电平方可启动定时器
T1,即定时器 T1 的启动要受外部中断请求信号 INT1 的影响。利用此特点,被测脉冲
信号从 INT1 端引入,其上升沿启动 T1 计数,下降沿停止 T1 计数。定时器的计数值乘
以机器周期即为脉冲宽度。下图中给出了脉冲宽度测量的原理图。
为低时启动T1
下降沿停止计数
被检测脉冲信号
INT1
为高则等待 上升沿开始计数
图1 脉冲宽度测量过程
1.2 脉冲频率测量
频率测量实际上就是在 1s 内对脉冲个数进行计数,计数值就是信号频率。令定时
器 T0 工作在方式 1,得到 100ms 的定时间隔,再进行软件计数 10 次,形成一个 1s
的测量闸门信号。在测量闸门信号期间令计数器 T1 工作在计数方式 1,对脉冲信号的
频率计数,计数值存入 COUNT、COUNT+1 和 COUNT+2 单元,计数值通过 6 位动
态数码管显示出来。
1.3 扩展测量范围原理
上述系统被测脉冲宽度范围最大为65535us,扩展计数器的位数可提高脉冲宽度的
测量范围。令定时器T1工作在方式1定时,GATE=1,用COUNT单元,COUNT+1单元
即定时器T1的计数单元TH1和TL1组成一个32位的计数器对脉冲宽度进行测量。并且在
定时器T1溢出时,给COUNT+2赋值#01H,并将THI和TH0置零,重新开始计数。以扩
展系统测量范围使可以达到130ms的任务要求。同时在进行频率测量时,当计数器T1溢
出时,给COUNT+2赋值#01H,并将THI和TH0置零,重新开始计数。以扩展系统测量范
围使可以达到100KHZ的任务要求。
第2章 测量系统的硬件设计
由于是在实验箱测试本系统,且实验箱上的芯片已经连接固定好了,不能调整,所
以以 LAP 2000 模拟系统的逻辑波形作为输入信号。因此硬件只需选用 8051 芯片以
及六位 LED 数码管。在单片机应用系统中,为了便于对 LED 显示器进行管理,需要建
立一个显示缓冲区。显示缓冲区 DISBUF 是片内 RAM 的一个区域,占用片内 RAM 的
70H 至 75H 单元,它的作用是存放要显示的字符,其长度与 LED 的位数相同。显示
程序的任务是把显示缓冲区中待显示的字符送往 LED 显示器显示。
地址
70H 06H 最低位
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zhangao_fengg
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