单片机脉冲计数电路设计 毕业设计论文.docx

1、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

2、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ABSTRACTWith the single chip microcomputer technology and electronic technology development of microcomputer in the medical instrument (was widely used in the, in the bi

3、omedical signal processing and control a more and more important role in biological medicine. Various signal amplified, filtering processing (analog signal after can be converted to digital signals to SCM processing (also can through the MCU according to deal with the results of the medical instrume

4、nt control). It will be more accurate, simple and portable for the detection of heart beating, blood pressure and pulse data. This research of the digital clock with the single chip processor (PIC16F877A) as the core, combining related peripheral components such as six 8 period of digital tube and r

5、eset circuit, matching again with the corresponding software to create a simple counter to the purpose of the pulse. C language program is designed for the foundation, PIC microcontroller unique CCP capture mode is used to realize pulse test calculation, frequency real-time display in digital tubes.

6、Keywords: PIC16F877A；CCP Capture mode；Pulse；C Language引 言 1第一章 方案选择 21.1脉冲检测方案 21.2 显示方案 21.3 编程语言选择方案 2第一章 系统设计 42.1 总体设计 42.2 主控制模块的方案选择与设计 42.3 芯片介绍 42.3.1 基本介绍 42.4 主控模块电路 102.5数码管显示电路设计 112.6 Protel99SE设计 11第三章 软件设计 133.1 编程语言的选择 133.2程序设计 133.2.1程序流程图 133.2.2 CPP捕捉中断函数 143.2.3 初始化函数 143.2.4 BC

7、D转化函数 173.2.5 延时函数 18第四章 选材及应用软件 204.1 制作选材 204.1.1 硬件选材 204.1.2 电路制作 204.2源程序编译与软件调试 214.2.1 MPLAB和HI-TECH PICC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

8、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

9、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

10、、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

11、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

12、，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

13、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

14、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(Assembly Language)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

15、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Combined Language（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

16、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