单片机脉冲计数电路设计 毕业设计论文.docx

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单片机脉冲计数电路设计毕业设计论文

本科毕业论文

（2012届）

题目

单片机脉冲计数电路设计

学院

理学院

专业

应用物理专业

班级

08073211

学号

08072121

学生姓名

xx

指导教师

xx

完成日期

2011年12月

摘要

随着单片机技术和电子技术的不断发展（单片机在医学仪器领域得到广泛应用，其在生物医学信号处理和控制中发挥着越来越重要的作用。

各种生物医学信号经过放大、滤波等处理后（可将模拟信号转换为数字信号送到单片机处理（此外还可以通过单片机根据处理结果对医疗仪器进行控制）。

可以更精确简单便携的检测脉搏、心跳、血压等数据。

因此本论文所做脉冲计数系统采用了以单片机（PIC16F877A）为核心，结合相关的外围元器件例如六位8段数码管、复位电路，再配以相应的软件，达到制作简易脉冲计数器的目的。

以C语言为程序设计的基础，利用PIC单片机独有的CCP捕捉模式能实现脉冲的检测计算，频率实时显示在数码管上。

关键词：

PIC16F877A；CCP捕捉模式；脉冲；C语言

ABSTRACT

Withthesinglechipmicrocomputertechnologyandelectronictechnologydevelopmentofmicrocomputerinthemedicalinstrument（waswidelyusedinthe,inthebiomedicalsignalprocessingandcontrolamoreandmoreimportantroleinbiologicalmedicine.Varioussignalamplified,filteringprocessing（analogsignalaftercanbeconvertedtodigitalsignalstoSCMprocessing（alsocanthroughtheMCUaccordingtodealwiththeresultsofthemedicalinstrumentcontrol）.Itwillbemoreaccurate,simpleandportableforthedetectionofheartbeating,bloodpressureandpulsedata.Thisresearchofthedigitalclockwiththesinglechipprocessor（PIC16F877A）asthecore,combiningrelatedperipheralcomponentssuchassix8periodofdigitaltubeandresetcircuit,matchingagainwiththecorrespondingsoftwaretocreateasimplecountertothepurposeofthepulse.Clanguageprogramisdesignedforthefoundation,PICmicrocontrolleruniqueCCPcapturemodeisusedtorealizepulsetestcalculation,frequencyreal-timedisplayindigitaltubes.

Keywords:

PIC16F877A；CCPCapturemode；Pulse；CLanguage

引言1

第一章方案选择2

1.1脉冲检测方案2

1.2显示方案2

1.3编程语言选择方案2

第一章系统设计4

2.1总体设计4

2.2主控制模块的方案选择与设计4

2.3芯片介绍4

2.3.1基本介绍4

2.4主控模块电路10

2.5数码管显示电路设计11

2.6Protel99SE设计11

第三章软件设计13

3.1编程语言的选择13

3.2程序设计13

3.2.1程序流程图13

3.2.2CPP捕捉中断函数14

3.2.3初始化函数14

3.2.4BCD转化函数17

3.2.5延时函数18

第四章选材及应用软件20

4.1制作选材20

4.1.1硬件选材20

4.1.2电路制作20

4.2源程序编译与软件调试21

4.2.1MPLAB和HI-TECHPICC软件简介21

第五章总结23

致　谢25

参考文献26

附件27

引言

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

单片机作为微型计算机的一种，它具有如下的特点：

（1）具有优异的性能价格比；

（2）集成度高，体积小，可靠性高；（3）控制功能强，开发应用方便；（4）低电压，低功耗[1]。

在核辐射的测量中可以用单位时间的脉冲数来表示辐射强弱。

而核辐射测量仪器主要是用在工作现场与室外，又要小巧轻便操作简单、功耗低、可靠性高等。

所以基于单片机的脉冲计数装置是首选。

传统的测试仪在对电子元件的RCL等参数的测量时，往往需要反复的多次调节才能完成，而且对外部环境因素要求较高，同时技术水平、制作工艺的时代因素导致测试仪具有内部硬件电路复杂、精确度低、携带笨重、操作程序多而复杂等弊端，大大影响测试工作的效率和精度。

传统的RCL测试仪主要对电子元件的模拟量进行采集和处理，系统误差受元件工况特性影响较大，而且是静态测试。

已不能满足现代高精度动态检测系统发展的要求。

成熟的单片机形成智能数字化的RCL（电阻、电容、电感）测试系统已经在智能测最领域中得到广泛的应用。

PIC单片机将RCL参数的模拟信号转换为频率数字信号，并采用软件逻辑控制命令，实现了数字化的动态测量，有效取代了传统测试仪的复杂硬件电路，实现了电子元件参数的自动化测最：

采集、分析和收集，从而获得可靠性高、精度高动态数字化的、功能仪表测量的RCL。

数据，对电子线路设计、选型等具有较大的工程实际意义。

单片机在现代工业自动化控制和科学研究中有广泛的应用，在日常生活上可用于定时、报警、小型控制等诸多方面，应用门控可测量照相机快门打开时间。

电影院门口设置的检测装置等都能用到单片机的计数装置[2,3]。

随着单片机技术和电子技术的不断发展（单片机在医学仪器领域得到广泛应用，其在生物医学信号处理和控制中发挥着越来越重要的作用。

各种生物医学信号经过放大、滤波等处理后（可将模拟信号转换为数字信号送到单片机处理（此外还可以通过单片机根据处理结果对医疗仪器进行控制。

可以更精确的，简单的，便携的，检测脉搏，心跳，血压等数据。

因此，研究单片机脉冲计数及扩大其应用，有着非常现实的意义。

因此本论文所做的脉冲计数器采用了以单片机（PIC16F877A）为核心，结合相关的外围元器件例如六位8段数码管、复位电路，再配以相应的软件，达到制作简易脉冲计数器的目的，能实现实时显示脉冲的。

第一章方案选择

1.1脉冲检测方案

PIC单片机中有许多的自带模块可以用来进行脉冲的检测，比如：

A/D转换模块，CCP捕捉模块和比较模块等，所以比较了一下各个模块的优缺点，最终选择一个精度高，适合的方案用于脉冲的检测。

方案一：

采用A/D转换模块，A/D转换模块是单片机中应用最广泛的模块，但是每做一次转换都要使用一定的时钟周期，会造成时钟时间的占用过大，由于单片机的计算功能有限所以会造成时间计算不准，结果误差太大，可以在程序中人为的进行误差的修改，但是由于涉及到晶振的时钟，转换的次数，等一系列的因素的限制，使程序过于繁琐，同时修改误差效果不是十分理想，所以此方法不用[4]。

方案二：

采用CCP比较模块。

CCP比较模块电路设计相对比较复杂，再加以比较模式会有一个比较值，但是由于脉冲的幅值是不确定的，所以不能确定比较值的大小，在设计上有比较大的困难，此方法不用。

方案三：

采用CCP捕捉模块。

CCP捕捉模块电路复杂程度不是很大，由于检测捕捉的是脉冲的上升沿或下降沿，在频率检测上比比较模块更具有优势，又是PIC单片机特有的模块，精度非常高，所以选择此种方式。

综上所述，选择方案三，CCP捕捉模块用作为脉冲的检测。

1.2显示方案

方案一：

采用多位8段LED数码管显示，虽然每增加一位的显示，增加了单片机的计算工作量，但是在此设计中，最多六位已经足够。

显示时的计算不影响脉冲的检测和精度，同时数码管反应快速，对于数字的显示直观，性价比比较高，价格便宜，都是不容忽视的优点。

实验仪器上多用数码管显示，所以数码管显示是首选。

方案二：

采用点阵式数码管显示。

点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,而在本课题设计中的显示数字较多字符较少，而且此种方案耗能多，不符合现代的节能理念，所以不用此种作为显示。

方案三：

采用LCD液晶显示器显示。

LCD液晶显示有耗能少，能够显示汉字等复杂字形，在显示方面更加灵活，易于电路的功能扩展。

电路的软件设计简单，设计硬件简洁，等特点，但是本设计中不用显示复杂的字形，只是数字，还有就是LCD显示反应时间长，显示没有数码管直观清晰，也不太适用于太高频率的显示。

通过比较，选择第一种方案，采用六位8段数码管作为显示器件。

1.3编程语言选择方案

方案一：

采用汇编语言。

汇编语言（AssemblyLanguage）是一种面向机器的程序设计语言。

汇编语言又被称为符号语言。

在汇编语中，用助记符（Memoni）代替操作码，用地址符号（Symbol）或标号（Label）代替地址码。

这样用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言变成了汇编语言。

汇编语言需要翻译成机器语言后，才能被机器识别。

它的优点是能够直接访问与硬件相关的存储器或I/O端口，对生成的二进制代码进行完全的控制，不会因为受到编译器的限制而出现问题，能够对关键代码进行十分准确的控制，避免因线程共同访问或者硬件设备共享从而引起死锁，能够根据特定的应用对代码做最佳的优化，提高运行速度，能够最大限度地发挥硬件的功能。

缺点是编写的代码非常难懂，维护困难，十分容易产生bug，不方便调试，并且只能针对特定的体系结构和处理器进行优化，开发效率很低。

方案二：

采用C语言。

C语言是CombinedLanguage（组合语言）的中英混合简称。

它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。

它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，最大的特点是编写不依赖计算机硬件的应用程序。

因此，它的应用范围非常广泛，不仅仅是在软件开发这一方向，也用在机器开发的方向上，而且各类科研都需要用到C语言，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。

与汇编语言相比，它更容易让人理解，编写速度快，兼容性好，应用方便。

通过以上比较，最终本设计采用了单片机自带的CCP捕捉模块，六位8段数码管显示，C语言编程的方案。

第一章系统设计

2.1总体设计

本设计以单片机作为主控核心，与复位电路，数码管显示等辅助硬件电路相结合，利用软件实现对脉冲的检测，采集，计算，显示等功能。

重点：

搭建单片机及外围电路，设计要求：

MPLAB软件编程

主要分为两个个模块：

单片机系统，显示模块。

如图一所示：

图1系统的模块图

2.2主控制模块的方案选择与设计

主控模块可采