基于单片机的窄带脉冲宽度检测单片机课程设计.docx
《基于单片机的窄带脉冲宽度检测单片机课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的窄带脉冲宽度检测单片机课程设计.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于单片机的窄带脉冲宽度检测单片机课程设计
目录
第1节引言……………………………………………………………………1
1.1系统概述………………………………………………………………1
1.2设计任务………………………………………………………………1
第2节系统硬件设计……………………………………………………………2
2.1系统的硬件构成及功能…………………………………………………2
2.2AT89C2051单片机及其引脚说明………………………………………2
2.3CD4511芯片说明…………………………………………………………3
2.4LED数码管显示说明……………………………………………………4
2.5硬件电路…………………………………………………………………6
第3节系统软件设计……………………………………………………………7
3.1系统的主程序设计………………………………………………………7
3.2系统的源程序设计………………………………………………………7
第4节系统调试与测试结果分析………………………………………………9
第5节结束语………………………………………………………………………10
参考文献……………………………………………………………………………11
基于单片机的窄带脉冲宽度检测
第1节引言
一般单片机能够检测较宽的脉冲，但很难检测窄带脉冲，该系统只要是用于检测窄带脉冲，并显示其宽度的功能。
1．1系统概述
本系统使用AT89C2051单片机，利用定时器T1门控GATE的功能，测量引脚上出现的正脉冲宽度，并用LED数码管显示出来。
1．2设计任务
设计要完成的任务有硬件设计和软件设计。
硬件方面，AT89C2051单片机的P3.3口测试外部脉冲。
P1口可以接LED数码管。
软件方面，利用单片机的定时完成正脉冲宽度的读取，然后用到P1口使LED数码管显示。
第2节系统硬件设计
硬件电路关系到软件的编程，也要有利用系统的实际应用。
2．1系统的硬件构成及功能
本系统有以下几个部件组成：
单片机AT89C2051，CD4511芯片电源，LED数码管等。
单片机即单片微型计算机，是集CPU，ROM，RAM，I/O口，内部总线及中断系统于一体的微控制器，它体积小，重量轻，功能强，广泛应用于智能产品及工业自动控制上，而51单片机是各单片机最为典型和最有代表性的一种。
电源提供单片机正常工作，单片机只需+5V的电压，可以通过220V的市电通过变压、整流稳压来得到，维持系统的正常工作。
LED数码管用于显示所检测外部输入脉冲的宽度，直观
2．2AT89C2051单片机及其引脚说明
AT89C2051单片机是51系列单片机的一个成员，是8051单片机的简化版。
内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS八位微处理器，与IntelMCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。
由于将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中，因此，AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，减少了硬件开销，节省了成本，提高了系统的性价比。
AT89C2051单片机是一个有20个引脚的芯片，引脚配置如图1所示。
与8051相比，AT89C2051减少了两个对外端口（即P0、P2口），使它最大可能地减少了对外引脚下，因而芯片尺寸有所减小。
图1AT89C2051引脚配置
AT89C2051芯片的20个引脚功能为：
VCC电源电压。
GND接地。
RST复位输入。
当RST变为高电平并保持2个机器周期时，所有I/O引脚复位至“1”。
XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2来自反向振荡放大器的输出。
P1口8位双向I/O口。
引脚P1.2～P1.7提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流，这是因内部上拉的缘故。
P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片内精确模拟比较器的正向输入（AIN0）和反向输入（AIN1），P1口输出缓冲器能接收20mA电流，并能直接驱动LED显示器；P1口引脚写入“1”后，可用作输入。
在闪速编程与编程校验期间，P1口也可接收编码数据。
P3口引脚P3.0～P3.5与P3.7为7个带内部上拉的双向I/0引脚。
P3.6在内部已与片内比较器输出相连，不能作为通用I/O引脚访问。
P3口的输出缓冲器能接收20mA的灌电流；P3口写入“1”后，内部上拉，可用输入。
P3口也可用作特殊功能口，其功能见表1。
P3口同时也可为闪速存储器编程和编程校验接收控制信号。
2．3CD4511芯片说明
CD4511是BCD锁存—段码译码—共阴LED驱动集成电路，其引脚如图2所示，各引脚功能如下：
图2CD4511各引脚配置
VCC：
接正电源；
VSS：
接地；
A,B,C,D：
BCD码输入脚（A为最低位，D为最高位）；
Qa～Qg：
段码输出脚，高电平有效，最大可输出25mA电流；
BI：
熄灭，接低电平则Qa～Qg全部输出低电平；
LT：
点亮测试，接低电平则Qa～Qg全部输出高电平；
LE：
锁存允许，接高电平锁存，则输出不会随BCD码输入改变
2．4LED数码管显示说明
由于系统要显示的内容比较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济。
LED有共阴极和共阳极两种。
如图所示。
二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。
一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a～g，另一个小数点为dp发光二极管。
当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。
为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。
LED数码管结构原理图：
gfcomab
符号和引脚
共阴极高电平驱动共阳极低电平驱动
LED显示数码管通常由硬件7段译码集成电路，完成从数字到显示码的译码驱动。
本系统采用软件译码，以减小体积，降低成本和功耗，软件译码的另一优势还在于比硬件译码有更大的灵活性。
所谓软件译码，即由单片机软件完成从数字到显示码的轮换。
从LED数码管结构原理图可知，为了显示字符，要为LED显示数码管提供显示段码，组成一个“8”字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED数码管的显示段码为1个字节。
各段码位与显示段的对应关系如表：
各段码位的对应关系
段码位
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
显示段
dp
g
f
e
d
c
b
a
当用数据口连接LED数码管a～dp引脚时，不同的连接方法，各段码位与显示段有不同的对应关系。
通常数据口的D0位与a段连接，D1位与b段连接，……D7位与dp段连接，如上表所示，LED数码管显示的十六制数和空白字符与P的显示段码。
LED显示段码
字型
共阳极段
共阴极段
字型
共阳极段
共阴极段
0
C0H
3FH
9
90H
6FH
1
F9H
06H
A
88H
77H
2
A4H
5BH
B
83H
7CH
3
B0H
4FH
C
C6H
39H
4
99H
66H
D
A1H
5EH
5
92H
6DH
E
86H
79H
6
82H
7DH
F
84H
71H
7
F8H
07H
空白
FFH
00H
8
80H
7FH
P
8CH
73H
在该系统中，根据由于硬件连线的不同，各段码的关系如下：
段码位
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
显示段
dp
b
a
f
g
c
d
e
因此在该系统中所出现的LED数码管显示的十六进制数和空白字符与P的显示段码也要根据此修改。
根据AT89C2051单片机灌电流能力强，拉电流能力弱的特点，选用共阳数码管。
将AT89C2051的P1.0～P1.7分别与共阳数码管的a～g及dp相连，高电平的位对应的LED数码管的段暗，低电平的位对应的LED数码管的段亮，这样，当P0口输出不同的段码，就可以控制数码管显示不同的字符。
例如：
当P0口输出的段码为11000000，数码管显示的字符为0。
数码管显示器有两种工作方式，即静态显示方式和动态扫描显示方式。
为节省端口及降低功耗，本系统采用动态扫描显示方式。
动态扫描显示方式需要解决多位LED数码管的“段控”和“位控”问题，本电路的通过P1口实现：
而每一位的公共端，即LED数码管的“位控”，则由P3口控制。
这种连接方式由于多位字段线连在一起，因此，要想显示不同的内容，必然要采取轮流显示的方式，即在某一瞬间，只让其中的某一位的字位线处于选通状态，其它各位的字位线处于断开状态，同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码。
在这一瞬时，只有这一位在显示，其他几位则暗。
在本系统中，字位线的选通与否是通过PNP三极管的导通与截止来控制，即三极管处于“开头”状态。
2．5硬件电路
单片机的P3.3引脚接外部的脉冲源，通过内部的定时器控制计算脉冲个数，这与单片机的晶振频率有关。
通过2片CD4511芯片输出2个4位BCD码，再输出到LED数码管显示。
其具体的系统电路图参见图3所示。
图3系统电路图
第3节系统的软件设计
本系统的软件设计主要是通过定时器计脉冲个数，然后显示在LED数码管上。
3．1系统主程序设计
通过外部脉冲输入到P3.3口。
当引脚上出现高电平时，定时器T1即开始对12分频时钟周期计数，直到引脚变低电平为止，然后读出T1计数器的值并显示。
图4脉冲源
假设我们使用的脉冲源如图4所示。
3．2系统源程序设计
ORG0000H
AJMPSTART
ORG1000H
START:
MOVTMOD,#90H；对定时器初始化
MOVTL1,#00H
MOVTH1,#00H
WAIT1:
JBP3.3，WAIT1；等待变低
SETBTR1；启动T1计数
WAIT2：
JNBP3.3，WAIT2；等待升高
WAIT3：
JBP3.3，WAIT3；等待变低
CLRTR1；停止T1计数
MOVA，TL1；读出TL1的计数值
CLRC
SUBBA，#30H
SWAPA
MOV40H，A；暂存A的内容
MOVA，TH1
CLRC
SUBBA，#30H
ANLA，40H
MOVDPTR，#TAB
MOVA，@A+DPTR
MOVP1，A；输出数字
MOVR7,#200
DLY1：
MOVR6,#123；延时程序
DLY2：
DJNZR6,DLY2
DLY2：
NOP
DJNZR7，DLY1
TAB：
DBC0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H
DB92H，82H，0F8H，80H，90H
END
第4节系统调试与测试结果分析
略
第4节结束语
初学单片机，对所学知识掌握不够全面，这次的系统设计有点粗糙，正所谓困难重重，刚好有个电子钟的课程设计，就按照它的设计过程的思想作为参考，本想把所学知识全应用起来，做一个带创新的思路的系统设计，但是还是没有头绪。
结合老师上课所讲的，就决定做这个窄带脉冲宽度检测，因为这个对我来说比较容易理解，设计思路比较清晰。
虽然这个设计没有经过实物器件的调试，但是我体会到了，单片机设计的整个过程。
它需要系统整体设计，硬件设计，软件设计，和调试测试等等步骤。
软件设计要和硬件设计相结合，他们是有相互联系的。
在本系统中，难免有些错误，希望老师批评指正。
《单片机》是一门实用型课程，学好这单片机对今后的工作是很有帮助的，虽然课程已经学完，但不能把所学知识给忘了，而应该继续学习，更深层次的学习，在此感谢在学习中给予帮助的老师和同学，把单片机学的更好，把创新应用在实践中。
参考文献
[1]贾金玲，《单片机原理及应用——理论、实验、课程设计》，电子科技大学出版社，2005年
[2]徐永龙，《单片机原理及应用》，机械工业出版社，2004年
[3]韩太林，《单片机原理及应用》，电子工业出版社，2004年
[4]付晓光，《单片机原理与实用技术》，清华大学出版社，2004年
[5]胡汉才，《单片机原理及系统设计》，清华大学出版社，2002年1月
[6]余水宝，《单片机课程设计》，数理与信息学院，2006年6月
[7]杨西明，朱骐，《单片机编程与应用入门》，机械工业出版社，2004年
升级会员 