用单片机测量脉冲宽度和频率课设

1、摘要单片机微型汁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 发展起来的一种而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囤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讣方法。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

2、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立时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;脉冲频率目录摘要3目录4第1章设计原理51.1脉冲宽度测量原理51.2信号频率测量

3、原理51.3扩展测量范围原理5第2章测量系统的硬件设计6第3章测量系统的软件设计73. 1脉冲宽度测量的序设计3.2脉冲频率测量的程序设计8第4章总结9参考文献11附录12第1章设计原理1.1脉冲宽度测量利用左时器的门控信号GATE进行控制可以实现脉冲宽度的测量。对左时器T1来讲， 如果GATE二0,必须使软件控制位TR1=1,且INTI为髙电平方可启动圧时器T1,即泄时 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。左时器的计数值乘以机器周期即 为脉冲宽度。下图中给岀了脉冲宽度测量的原理图。为低时启动T1

4、下降沿停止计数被检测脉冲信号 INT1为高M等待上怦沿开始计数图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Is内对脉冲个数进行计数，计数值就是信号频率。令左时器 T0工作在方式1,得到100ms的左时间隔，再进行软件计数10次，形成一个Is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, il数值存入COUNT、C0UNT+1和COUNTS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。令泄时器T1工作在方式1左时，GATE二1,用COUN

5、T单元C0UNT+1单元即左时器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。并且在左时器T1溢岀时，给C0UNT+2赋值#01H,并将THI和THO置零，重新开始汁数。以扩展系统测量范国使可以达到130ms的任务要求。同时在进行频率测量时，当讣数器T1溢岀时，给C0UNT+2赋值#01H,并将THI和TH0置零，重新开始汁数。以扩展系统测虽范用使可以达到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左好了，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

6、数码管。任单片机应用系统中，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70H71H72H73H74H75H图2显示程序缓冲区最低位4最高位在进行动态扫描显示时，从DISBUF中依次取岀待显示的字符，采用查表的方法得到其对应的字形代码.逐个点亮各位数码管，每位显示2ms左右，即可使各位数码管显示要显示的字符。其中位码地址为8002H,段码地址为8004Ho在多位LED显示时，

7、为了简化 硬件电路，通常将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个8位I/O 口控制，形成段 选线的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时 选通。CGCDEFa86883885DOOBSMmz £U7X;-*PU5,i器禺i眾EA1PJP3P1円P3RP2pjp2r2p?p2p2s*PUGDP3 2WPW、 Pl如 PJ.gJU心 1*12nx-1更2图3硬件电路实际连线图第3章测量系统的软件设计3.1脉冲宽度测量的程序设计利用左时器的门控信号GATE进行控制可以实现脉冲宽度的测量。将控制字#90H输入 到THOD中，GATE位巻1,采用T1工作在方式

8、左时1。当输入为髙时先等待，在变为低 电平时置位TRO,则输入信号再变为高时开始计数。以此实现T1对INT1引脚即P3. 5 口 输入的信号进行脉冲宽度测量。图4测量脉冲宽度的程序设计3.2脉冲频率测量的程序设计采用左时器TO左时，T1计数对输入信号的频率进行测量。TO工作在定时方式1,左时 100ms,泄时10次，达到立时Is的目的。T1工作在计数方式1对P3.5 口输入信号的频 率讣数。并且开放T1的中断，TI溢岀时，在COUNT+2位赋值1,实现测量范国的扩展, 以达到设计任务的要求。程序连接起来提高了我的动手与思考能力。单片机设计总的来讲说对我们这些没经历过 实践检验的学生来说是很有挑

9、战的，因为他不同于课堂，在编程序的过程中遇到了很多 课堂上没理解的知识，通过大量书籍的查阅以及老师同学们的帮助，这些问题都解决了。 单片机设计总的来讲说对我们这些没经历过实践检验的学生来说是很有挑战的，因为他 不同于课堂，。通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决 问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统结合过程，以及在常 用编程设计思路技巧（特别是汇编语言C51语言）的掌握方而都能向前迈了一大步。参考文献11.单片微型计算机接口技术及应用张淑淸著，国防工业岀版社2 .单片机原理及应用技术 张淑淸著，国防工业出版社3 .单片机典型系统设计实例精讲彭为.黄

10、科中.雷道仲著，电子工业出版社4 . 0ICS-51单片机应用开发实用子程序边春远.王志强著，人民邮电出版社5 .单片机原理，应用与PROTEUS仿真张靖武.出灵彬著，电子工业出版社附录ORG0000HLJMPSTARTORG000BHUMPTOINTORG001BHLJMPT1INTORG0040HCOUNTEQU40HORG0070HDISBUFEQU70HSTART:MOVSP,#40HMOVTMOD,#90HAGAIN:MOVTH1,#00HMOVTL1,#00HWAITO:JBP3.3,WAITOSETBTRIWAIT1:JNBP3.3,WAIT1CLRTRIMOVA,TH1MOVC

11、OUNT,AMOVA,TL1MOVCOUNT+1,AMOVR6,COUNTMOVR7,COUNT+1MOVA,R7RLCAMOVR7,AMOVA,R6RLCAMOVR6,ACLRAADDCA,#00HMOVCOUNT+2,AWAIT2P3.3LCALLWDISBUFLCALLDISPLAYLJMPAGAIN 1TOINT:PUSHAMOVTHO ,#3CHMOVTLO ,#0B0HINCCOUNT+3MOVA , C：OUNT+CLRCSUBBA ,#OAHJCEXIT2SETBFOCLREAPOPAEXIT2:RETIT1INT:CLRTF1WAIT2:JBMOV COUNT+2, #01H

12、MOVTH1, #00HMOVTL1, #00HSETBRETIWDISBUF:CLRMOVMOVMOVMOVHB1:MOVMOVMOVHB2:CLRMOVRLCMOVMOVRLCMOVMOVRLCMOVMOVADDCDAMOVMOVADDCDAMOVMOVADDCDAMOVDJNZMOVMOVSWAPTRIAR3 , AR4 , AR5 , AR2 , #18HR6 , COUNTR7 , COUNT+1R1 , COUNT+2CA , R7AR7 , AA , R6AR6 , AA , R1AR1 , AA , R5A , R5AR5 , AA , R4A , R4AR4 , AA , R

13、3A , R3AR3 , AR2 , HB2RO , # DISBUF+5A , R3AANLA , #0FHMOVR0, ADECROMOVA , R3ANLA , #0FHMOVR0. ADECROMOVA , R4SWAPAANLA , #0FHMOVR0, ADECROMOVA , R4ANLA , #0FHMOVR0. ADECROMOVA , R5SWAPAANLA ， #0FHMOVR0, ADECROMOVA , R5ANLA , #0FHMOVR0, ARETDISPLAY:MOVR2 , #0FFHDISPLAYSMOVR3 , #06HMOVRO , #70HMOVR1

14、, #0000000IBNEXT:MOVA , R1MOVDPTR, #8OO2HMOVX©DPTR. AMOVDPTR, #TABMOVA, ©ROMOVCA, A+DPTRMOVDPTR, #8004HMOVX ©DPTR, ALCALL DELAYDEC R3MOV A , R3JZ EXIT1INC ROMOV A, R1RL AMOV R1 , AEXIT1:SJMP NEXTDEC R2MOV A , R2JNZ DISPLAY 1RETTAB: 07H,DELAY:DELI:DEL2:7DHDB 3FH , 06H, 5BH , 4FH , 66H, 6DHMOVR7,#02H ;MOVR6,#0FFHDJNZR6,DEL2DJNZR7,DELI7FH.6FHRETAGAIN!:MOVCOUNT,#00HMOVCO