單片機課程設計方案脈沖寬度測量

1、JIANGSU TEACHERS UNIVERSITYOF TECHNOLOGY單片機課程設計報告 200911 2.12.22.3 3.13.23.3 4.14.2T04.3 5.15.25.3 AT89C51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計。第二章 方案選擇及工作原理2.1 硬件技術(shù)指標輸入脈沖幅度：0-5V脈寬測量范圍：0.1-50ms測量精度： 1%顯示方式：四位數(shù)字顯示2.2 方案選擇及工作原理將脈沖信號從P3.2 腳引入。將T0 設為定時器方式工作。并工作在門控方式。初值TH0 、TL0 設為零。在待測脈沖高電平期間，T0 對內(nèi)部周期脈沖進行計數(shù)。在

2、待測脈沖高電平結(jié)束時，其下降沿向 P3.2 發(fā)中斷，在外中斷 0 的中斷服務程序中，讀取 TH0 、TL0 的計數(shù)值，該值就是待測脈沖的脈寬。隨后清零 TH0 和 TL0 ，以便下一脈寬的測量。2.3 系統(tǒng)實現(xiàn)功能在電源正確接入的前提下，由RC 震蕩器產(chǎn)生信號從P3.2 口輸入，利用內(nèi)部脈沖對外部信號進行計數(shù)。計數(shù)值經(jīng)過二 十轉(zhuǎn)換后，判斷高位是否為零，如果為零即顯示低四位，如果不為零即顯示高四位。通過數(shù)碼管顯示計數(shù)脈沖的個數(shù)，其個數(shù)即為脈沖寬度。第三章控制系統(tǒng)的硬件設計3.1 系統(tǒng)模塊構(gòu)成3.2 系統(tǒng)工作原理圖3.3 管腳說明VCC ：供電電壓。GND ：接地。P0 口： P0 口為一個8 位

3、漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL 門電流。當P1 口的管腳第一次寫1 時，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在編程時，P0口作為原碼輸入口，當進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個 TTL門電流，當P2 口被寫 “1時”，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的

4、高八位。在給出地“ 1時”，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口也可作為89C51 的一些特殊功能口，在本次課程設計中用到的P3 口如下所示：P3.2 /INT0 （外部中斷0）RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST 腳兩個機器周期的高電平時間。XTAL1 ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2 ：來自反向振蕩器的輸出。第四章軟件設計及程序4.1 軟件設計流程4.2 各子程序功能描述：定時器T0 中斷服務程序:設為通過對方式寄存器TMOD 和控制寄

5、存器09H，表示門控方式為1， 16 位定時器。TCON 的編程來選擇T0 的工作方式。 TMODTCON 的低四位為外部中斷的觸發(fā)方式控制位和外部中斷請求標志，設為13H，門控位為1 時，僅當TR0 等于 1 且 P3.2 輸入為高電平時 T0 才計數(shù)， TR0 為 0 或 P3.2 輸入低電平時都禁止計數(shù)，以此來判斷輸入脈沖高電平的開始和結(jié)束。顯示子程序：時間顯示子程序每次顯示4 個連續(xù)單元的十進制數(shù)。首先判斷高位是否為0，為0 調(diào)用低四位顯示，不為0 則顯示高四位。顯示時,先取出內(nèi)存地址中的數(shù)據(jù),然后從P2.4、 P2.5、P2.6、 P2.7 口依次由低位到高位顯示，在顯示過程中通過延

6、時程序控制四個數(shù)碼管的顯示時間長度，以達到可以清晰讀出四位數(shù)。4.3 系統(tǒng)總程序ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP JISHIMAIN: MOV SP,#60H；設堆棧MOV TMOD,#09H；設置控制字方式方式 0 門控MOV TH0,#00H；定時器清零MOV TL0,#00HSETB EA；開總中斷SETB EX0；開 T0 中斷SETB TR0SETB IT0MAIN1:ACALL EX；調(diào)用二進制轉(zhuǎn)換為十進制子程序ACALL NEX；調(diào)用拆為非壓縮BCD 碼數(shù)子程序MOV 50H,#0FAH；延時程序MOV A,23H；將 R4 中低位給累加器CJNE

7、A,#0H,MAIN3；比較累加器中數(shù)值和0，不等于0 跳轉(zhuǎn)MAIN2:ACALL DISP；調(diào)用顯示子程序1AJMP MAIN4MAIN3:ACALL DISP2；調(diào)用顯示子程序2MAIN4:DJNZ 50H,MAIN2；循環(huán) 250 次AJMP MAIN1EX:MOV R2,30H；將從信號源中讀出的數(shù)據(jù)存入R2R3 中MOV R3,31HCLR AMOV R4,AMOV R5,AMOV R6,AMOV R7,#10HLOOP: CLR CMOV A,R3RLC A； R3 帶進位左移一位MOV R3,AMOV A,R2RLC AMOV R2,A； 2* （R4R5R6 ） +C 賦值給

8、R4R5R6MOV A,R6ADDC A,R6DA AMOV R6,AMOV A,R5ADDC A,R5DA AMOV R5,AMOV A,R4ADDC A,R4DA AMOV R4,ADJNZ R7,LOOP；（ R7） -1 賦值給 R7 是否為零RETNEX: MOV A,R6ANL A,#0FHMOV 19H,AMOV A,R6；拆分為非壓縮 BCD 碼SWAP A；將 R6 中高低四位相互轉(zhuǎn)換ANL A,#0FH；將高四位清零，保持低四位不變MOV 20H,AMOV A,R5ANL A,#0FHMOV 21H,AMOV A,R5SWAP AANL A,#0FHMOV 22H,AMOV

9、 A,R4ANL A,#0FHMOV 23H,ARETDISP: MOV DPTR,#TABMOV A,19HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.4ACALL YANCHI；查表程序MOV A,20HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.5ACALL YANCHIMOV A,21HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.6ACALL YANCHIMOV A,22HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.7ACALL YANCHIR

10、ETDISP2: MOV DPTR,#TABMOV A,20HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.4ACALL YANCHIMOV A,21HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.5ACALL YANCHIMOV A,22HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ASETB P0.7CLR P2.6ACALL YANCHIMOV A,23HMOVC A,A+DPTRORL P2,#0F0HMOV P0,ACLR P2.7ACALL YANCHIRETYANCHI: MOV 51H,#5

11、0HTL: MOV 52H,#10HDJNZ 52H,$DJNZ 51H,TLRETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66HDB 6DH,7DH,07H,7FH,6FHJISHI:MOV 30H,TH0MOV 31H,TL0MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HRETIEND第五章系統(tǒng)制作與調(diào)試5.1 硬件調(diào)試調(diào)試方法硬件調(diào)試是利用基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查系統(tǒng)硬件中存在的故障。第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點。第二步：用萬用表測試。先用萬用表復核目測中有疑問的連接點，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。第三步：加電檢測。給系統(tǒng)加電

12、，檢測所有器件的電源端是否符合要求。（ 1）取穩(wěn)壓電源打開電源，檢查電源的輸出電壓是否為5V ，可通過觀察電源的量程及指針的讀數(shù)來判斷或用萬用表測量。（2）在確定輸出電壓正確的情況下，接好電路，用一根導線從地引出，接到P3.2 口；再用另一根線從地引出分別接到P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7口，觀察數(shù)碼管的亮滅情況。出現(xiàn)問題及解決方法在觀察信號發(fā)生器產(chǎn)生波形時發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的波形并不是標準的方波。經(jīng)過老師的講解知道問題時處在波形整形步驟中，將信號源連接兩個非門后再觀察波形發(fā)現(xiàn)波形的垂直程度得到很好的改善。在觀察過程中還發(fā)現(xiàn)本次課程設計中用來產(chǎn)生信號源的方案所實現(xiàn)的方波并不等寬。在測試數(shù)

13、碼顯示器時，其中一個數(shù)碼顯示管特別暗，經(jīng)檢查得知該數(shù)碼顯示管的小數(shù)點位沒有接上拉電阻，這樣導致分流出現(xiàn)問題。接上電阻后該問題得到解決。5.2 軟件調(diào)試：軟件調(diào)試是通過對程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。在 LCA51 編譯器下進行程序編譯，檢查程序是否有語法錯誤。接好仿真機判斷接口。以子程序為單位逐個進行仿真，最后結(jié)合硬件實時調(diào)試。將上述各編譯好的子程序結(jié)合為總程序編譯后加載到單片機芯片中進行仿真，結(jié)果并不是出現(xiàn)穩(wěn)定的四位數(shù)字，閃的頻率比較快，調(diào)整延時時間后問題解決。5.3 結(jié)果分析通過數(shù)字示波器觀測，輸入信號的高電平的寬度為6.72ms，波形的峰 峰值為4.08V 。數(shù)碼管顯示脈寬為6.48 ms。輸入脈沖幅度及脈寬測量范圍都滿足要求。測量精度 =±（ 6.72-6.48 ） /6.72= ±4.5%數(shù)碼管顯示時數(shù)字在不斷的跳動，可能原因是輸入信號不穩(wěn)。第六章總