用单片机测量脉冲宽度和频率课设

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1、燕山大学课程设计说明书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

2、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14第14页共

3、17页燕山大学课程设计说明书目录摘要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73.2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1214第14页共17页燕山大学课程设计说明书第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

4、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

5、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。14第14页共17页燕山大学课程设计说明书并且在定时器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

6、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LAP2000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70H06

7、H最低位71H05H72H04H73H03H74H02H最高位75H01H图2显示程序缓冲区14第14页共17页燕山大学课程设计说明书在进行动态扫描显示时，从DISBUF中依次取出待显示的字符，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8004H。在多位LED显示时，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。图3硬件电路实际连线图第

8、3章测量系统的软件设计3.1脉冲宽度测