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1、第 0 页 共 17 页单片机原理与应用单片机原理与应用课程设计报告课程设计报告院 系： 电气信息工程学院 班 级： 11 测控 2 班 学 号： 姓 名： 指导教师： 单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 1 页 共 16 页1目录目录序言序言 22一一 设计内容与技术指标设计内容与技术指标 1.11.1 设计内容设计内容 1.21.2 技术指标技术指标 二工作原理及设计方案二工作原理及设计方案2.12.1 工作原理工作原理 2.1.12.1.1 信号源的产生信号源的产生2 21.21.2 晶振电路晶振电路2.1.32.1.3 数码管显示电路数码管显示电路2.22.2 系统设计方案系
2、统设计方案 2.2.12.2.1 电路原理图电路原理图 2.2.22.2.2 硬件焊接图硬件焊接图 2.2.32.2.3 软件设计流程图软件设计流程图2.2.42.2.4 程序清单程序清单 三系统调试及结果分析三系统调试及结果分析 3.13.1 硬件调试硬件调试 3.23.2 软件调试软件调试 3.33.3 结果分析结果分析 四、误差分析四、误差分析 五五. . 注意事项注意事项 六六. . 心得体会心得体会 七参考文献七参考文献 单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 2 页 共 16 页2基于基于 89C51 单片机脉冲宽度的测量设计单片机脉冲宽度的测量设计序言：序言：近年来随着科技
3、的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入同时带动传统控制检测日新月益更新。单片机诞生 30 多年以来，其品种、功能和应用技术都得到飞速的发展，单片机的应用已深入国民经济和日常生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理等。本次课程设计目的主要是培养学生综合运用所学的知识，完成一个单片机应用系统设计。主要任务是通过解决一些实际问题，巩固和加深课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握单片机应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。加深对单片机软件硬件知识的理解，获得初步的应用
4、经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。本系统采用单片机 AT89C51 为中心器件来设计脉冲宽度测量器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。在现有的单片机仿真机系统上掌握相关软硬件设计与调试知识，根据所选择题目，焊接好硬件电路，正确进行元器件的测试与调试，并在计算机上编写汇编程序调试运行，并实现参考选题中要求的设计。单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 3 页 共 16 页3一设计内容与技术指标一设计内容与技术指标1.1 设计内容利用单片机及 4 位 LED 数码管做成四位脉宽显示 ，在一个脉宽期间对内部周期进行计数，得到的一个高电平脉冲内的计数值显示在四位数码管上，并达到相应的
5、技术指标要求。 1.2 技术指标（1）输入脉冲幅度：0-5V（2）脉宽测量范围：0.1-50ms （3）测量精度：1%（4）显示方式：四位数字显示单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 4 页 共 16 页4二工作原理及设计方案二工作原理及设计方案2.1 工作原理把脉冲信号从 P3.2 脚引入，T0 设为定时器方式工作，并工作在门控方式（GATE=1） 。在待测信号高电平期间，T0 对内部周期脉冲进行计数（周期为 1us） 。在待测脉冲高电平结束时，其下降沿向 P3.2发中断，在外部中断 0 的中断服务程序中，读取 TH0、TL0 的计数值，该值就是待测脉冲的脉宽（单位 us） 。随后，
6、清零 TH0 和TL0，以便下一个脉宽的测量。图 1 系统原理框图2.1.1 信号源的产生被测信号源用的是带 RC 电路的环形振荡器电路图P38 页图 2 信号源产生电路信号源电路由 RC 振荡器构成，电阻选 510 欧姆，电容选择4.7uF，产生矩形波后通过非门整形，非门由与非门 74LS00 构成，89C51 单片机控制器振荡电路4 位数码管显 示7407 列驱动信号源复位电路单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 5 页 共 16 页5实际电路中用到四个与非门，使得整形更好，波形更稳定。根据公式 T=2.2*RC,计算可得周期为 5.27ms。脉冲宽度（高电平时间）T1=1.26*
7、RC,计算的脉宽为 3.02ms。2.1.2 晶振电路晶振和 C1、C2 组成振荡器，使单片机内部产生周期为 1us 的脉冲信号。P38 页图 32.1.3 数码管显示电路采用的是共阴极，P0 口用来送段选信号，P0 口内部没有带上拉电阻，在接收数码管时需要在两者之间加一排阻，降低电流来保护 P0口。利用了 P2.0P2.3 来送位选信号即哪一个数码管来亮，且送低电平时有效，数码管用动态显示的方式来显示测量的脉冲值。手机截图图 4手机截图图 5在单片机与数码管之间采用了 74LS07 来驱动，74LS07 为 6 输入高压缓冲器。单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 6 页 共 16
8、页62.22.2 系统设计方案系统设计方案2.2.1 电路原理图图 6 电路原理图2.2.2 硬件焊接图单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 7 页 共 16 页7图 7 硬件焊接图采用动态扫描法实现 LED 数码管显示。共阴 7 段 LED 显示器显示原理：引脚数字显示.P0.7h不带小数点P0.7h带小数点P0.6gP0.5fP0.4eP0.3dP0.2cP0.1bP0.0a不带小数点数字显示带小数点数字显示00101111113FH0BFH101000011006H86H20110110115BH0DBH单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 8 页 共 16 页83011
9、0011114FH0CFH401110011066H0E6H50111011016DH0EDH60111111017DH0FDH701000011107H87H80111111117FH0FFH90111011116FH0EFH该电路采用 AT89C51 单片机最小化应用，采用共阴 7 段LED 数码管显示器，P3.2 口引入脉冲信号，P2.0 至 p2.3 口作为列扫描输出，P0 口输出段码数据，采用 12Mhz 晶振，可提高计数的精确度。10f 电容作用：上电复位；7407 作用：同相缓冲器，驱动数码管；12M 晶振和两个电容组成晶体振荡器。2.2.3 软件设计流程图1.主程序流程图初始化
10、将测量值转换为十 进制数拆为非压缩 BCD 数单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 9 页 共 16 页9图 8 主程序流程图 2.外部中断 0 服务程序流程图图 9 外中断 0 服务程序流程图3.二进制转化为十进制流程图手机截图图 104.压缩 BCD 码转化为非压缩 BCD 码流程图手机截图图 115.数码管显示流程图2.2.4 程序清单程序清单调用显示子程序读取 TH0、TL0 中的计数 值并存放在周期单元中清零 TH0、TL0 计数器 返回单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 10 页 共 16 页10ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP SO
11、LVE ;外部中断低电平触发处理ORG 0033HMAIN: MOV SP,#60HMOV TMOD,#09H ;计数器 T0 工作在方式 1，门控信号为 1 MOV TL0,#00H ;计数器 TO 清零MOV IE,#81H ;开放定时器中断和总中断和外部中断 0MOV TCON,#11H MOV R5,#05H ;T0 当外部中断输入为高时计数,外部中断 0 为边沿触发方式,下降沿有效LOOP: ACALL BCD ;十六位二进制转十进制ACALL UBCD ;压缩 BCD 码，转非压缩 BCD 码LOOP1: ACALL DISP ;显示程序ACALL POSTDJNZ R5,LOOP
12、1MOV R5,08H AJMP LOOP ;循环处理显示计数器 T0 采集得数 SOLVE: MOV 41H,TH0MOV 40H,TL0 ;将计数器 T0 中的数转移到 40H，41H 中单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 11 页 共 16 页11MOV TH0,#00HMOV TL0,#00H;重新将定时器 T0 清零RETIBCD: CLR A; 将 41H，42H 中的数值转换成 BCD 码分别按高低存储在 34H35H36H 中MOV 38H,41HMOV 37H,40HMOV 34H,AMOV 35H,AMOV 36H,AMOV R7,#10HLOOP2: CLR C
13、MOV A,37HRLC AMOV 37H,AMOV A,38HRLC AMOV 38H,AMOV A,36HADDC A,36HDA AMOV 36H,A单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 12 页 共 16 页12MOV A,35HADDC A,35HDA AMOV 35H,AMOV A,34HADDC A,34HDA AMOV 34H,ADJNZ R7,LOOP2RET UBCD: MOV A,34HCJNE A,#00H,CHOOSE ;第 5 位数值是否为 0,为 0 则按 4 位有效值处理,不为 0 按 5 位有效值处理MOV R1,#35H ;当有 4 位有效效值时,取后 4 位显示,小数点加在第 1 位MOV R0,#36HMOV A,#00HXCHD A,R0 MOV 30H,AMOV A,R0SWAP A单片机原理与应用课程设计（脉冲宽度的测量）第 13 页 共 16 页13MOV 31H,AMOV A,#00HXCHD A,R1MOV 32H,AMOV A,R1 SWAP AADD A,#0AH
