基于单片机的脉冲宽度测量.doc

山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告课程名称：单片机原理及应用实验项目名称 脉冲宽度测量 姓名 学号 _专 业 _ 班级 _指导教师及职称 _开课学期 2011 至 2012 学年 第一 学期提交时间 2012 年 1 月 3 日一、实验摘要通过采用STC89C52RC单片机为中心器件来设计脉冲宽度测量器，并运用MCS51/52单片机计数功能，选择好工作模式，对脉宽进行计数。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，并在计算机上编写汇编程序调试运行。二、实验目的（1）基于 STC89C52RC单片机测量脉冲宽度； （2）研究分别使用定时计数器 0，1 的 GATE 模式和定时计数器 2 的捕捉功能完成外部脉冲宽度测量； （3）通过6位 LED显示计数值，时间精确到 0.1秒。并熟悉了解试验箱的应用，提高动手能力。三、实验场地及仪器、设备和材料：实验场地：J11#324设备：PC机一台 STC89C52RC单片机试验箱一台 教材：1. MCS51/52单片机原理与实践 公茂法 黄鹤松等编著 北京航空航天大学出版2. 单片机原理及应用 张毅刚主编 高等教育出版社 3. 其它相关的参考资料及实验教材四、实验内容1、实验原理（1）T0工作方式通过设置TMOD，使其为定时器模式。在做定时器使用时，将T0定时为0.001S。当GATE=1时，为门控方式。只有TR0设置为1，且同时外部中断引脚也为高电平时，才能启动T0开始计数工作。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。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。随后，清零TH0和TL0，以便下一个脉宽的测量。计算方法：脉冲宽度=计数值*0.01s,将脉冲宽度的数值转换为压缩BCD码，再将压缩BCD码转换为非压缩BCD码用于显示，最后调用显示程序，读取脉冲宽度。系统原理框图7407列驱动6位数码管显示89C51单片机控制器信号源振荡电路（2）T2捕捉工作方式使用T2的捕捉方式，TH2、TL2的初值设为0，待测信号从T2EX(P1.1)引入，采用定时器T0定时0.001s,刚开始待测信号为高电平或低电平时等待，再次检测为高电平时T2开始计数，定时器T0每定时0.001s,通过串口P1.0的开关状态使T2的计数值增一并将计数值存入RCAP2H和RCAP2L两个寄存器中。计算方法：脉冲宽度=计数值*0.001s，再将得到的表示脉冲宽度的十六进制转换为压缩BCD码，再将压缩BCD码转换为非压缩BCD码用来显示，读取LED上显示的数据即为要测量的脉冲宽度。2、实验内容 计数 被检测脉冲信号 为高则开始计数 为低时停止计数T0：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。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，计算出所测。随后，清零TH0和TL0，以便下一个脉宽的测量。显示：将数码管的段控信号与P口与六位LED数码管相连。T2：使用T2捕捉方式时将脉冲信号加到P1.1引脚，并且同时开通T0定时器，将数码管的段控信号与P0口与六位LED数码管相连，将位控信号P2与键盘相连。六位数码管显示数码管接线图 共阳7段LED显示器显示原理：引脚数字显示gfabedch数码显示001111110C0H100010010F9H210111100A4H310110110B0H41101001099H51110011092H61110111082H700110010F8H81111111080H91111011090H采用共阳7段LED数码管显示器，P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。 3、实验步骤以流程图的方式表现实验步骤： T0门控方式的程序流程图 开始设定工作方式，TH0，TL0赋值脉冲是否为高电平？开定时器T0的中断检测脉冲是否为低电平？进入T0的中断，并将计数值清零进入定时器T0中断服务程序，并将定时溢出值存入两个存储单元调用压缩BCD码转换程序然后调用非压缩BCD码转换程序调用显示程序结束否是否是 T2捕捉方式程序流程图开始设定工作方式，并对TH0、TL0、TH2、TL2赋值脉冲是否为低电平？开启定时器T0检测脉冲是否为高电平？进入T0的中断，记录定时次数，T2将数记下关闭T0中断服务程序，并将所计数值存入RCAP2H、RCAP2L存储单元调用压缩BCD码转换程序然后调用非压缩BCD码转换程序调用显示程序结束是否是否五、实验结果与分析1、实验现象、数据记录按照流程图所示，按动脉冲按钮，可以看到，显示屏显示出所测脉冲的宽度。再次按动，可以清楚地观察到所示的示数变化。每次显示的示数，都根据所按按钮的时间长短，即高电平的脉宽长度。第一张图为T0工作方式，第二张图为T2捕捉方式。 2、对实验现象、数据及观察结果的分析与讨论： 通过对T0、T2不同方式的实验观察，两种实验方式都可以达到计数脉宽的长度的要求，两者各有自己的优势。 实验数据均可以达到所要求的：6位 LED显示计数值，时间精确到 0.1秒 做实验时遇到很多问题，比如数码管显示不出数值（P口位置插错），小数点显示错位（没有在程序中编对位置），显示只显示第一次多出数值（调用程序返回时出错）等问题。3、关键点： 在试验箱硬件连接正确的情况下，程序一定要正确，因为所出的问题，大部分都来源于程序出了问题。 所以这次实验要求我们，要明白试验的原理是什么，如何构思。了解T0、T2工作时的差别在哪，这样可以方便的结合另一个改动程序。六、实验结论 通过这次试验，让我明白了T0、T2两种工作方式下如何测量脉宽长度，通过什么原理方式计算出数值。并提高了自己的动手能力，让自己对单片机的了解，有提升了一个档次。七、指导老师评语及得分：签名： 年 月 日附件：源程序等。 T0门控方式： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP T0_INT ORG 0030HMAIN: MOV TMOD,#09H MOV TL0,#0FCH MOV TH0,#17H MOV R4,#00H MOV R3,#00H JB P3.2,$ SETB ET0 SETB EAIOC: SETB TR0 JNB P3.2,$ MOV R3,#00H MOV R4,#00H JB P3.2,$ CLR TR0 MOV 34H,R4 MOV 35H,R3 LCALL BCD LCALL UBCDDIS: LCALL DISP JB P3.2,IOC SJMP DIST0_INT:INC R3 CJNE R3,#00H,NEXT INC R4NEXT: MOV TH0,#0FCH MOV TL0,#17H RETIBCD: MOV R7,#16 CLR A MOV 47h,A MOV 46h,A MOV 45h,A BCD1:CLR C MOV A,35H RLC A MOV 35H,A MOV A,34H RLC A MOV 34H,A MOV A,47H ADDC A,47H DA A MOV 47H,A MOV A,46H ADDC A,46H DA A MOV 46H,A MOV A,45H ADDC A,45H DA A MOV 45H,A DJNZ R7,BCD1 RET UBCD:MOV A,45H ANL A,#0F0H SWAP A MOV 50H,A MOV A,45H ANL A,#0FH MOV 51H,A MOV A,46H ANL A,#0F0H SWAP A MOV 52H,A MOV A,46H ANL A,#0FH MOV 53H,A MOV A,47H ANL A,#0F0H SWAP A MOV 54H,A MOV A,47H ANL A,#0FH MOV 55H,A RET DISP:MOV R0,#55H MOV R2,#20H MOV A,#0FFH MOV P0,A ACALL DIP MOV R0,#54H MOV R2,#10H ACALL DIP MOV R0,#53H MOV R2,#08H ACALL DIP MOV R0,#52H MOV R2,#04H MOV A,R2 MOV P2,A MOV A,R0 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR ANL A,#7FH MOV P0,A ACALL DELAY MOV R0,#51H MOV R2,#02H ACALL DIP MOV R0,#50H MOV R2,#01H ACALL DIP RET DIP:MOV A,R2 MOV P2,A MOV A,R0 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ACALL DELAY RET DELAY: MOV R5,#9FH DJNZ R5,$ RETTABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH ENDT2捕捉方式： T2CON EQU 0C8H TH2 EQU 0CDH TL2 EQU 0CCH RCAP2H EQU 0CBH RCAP2L EQU 0CAH TR2 BIT 0CAH ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP T0_INT ORG 0030HMAIN: MOV TMOD, #01H MOV T2CON,#0FH JB P1.1,$STR: MOV TL0, #17H MOV TH0, #0FCH MOV TH2, #00 MOV TL2 ,#00 MOV 50H,#00H MOV 51H,50H CLR P1.0 SETB EA SETB ET0 JNB P1.1, $ SETB TR0 SETB TR2 JB P1.1, $ CLR TR0 MOV 50H,RCAP2L MOV 51H,RCAP2H LCALL ZHUANHUANLOOP1: LCALL DISP JB P1.1,STR AJMP LOOP1T0_INT: MOV TL0, #17H MOV TH0, #0FCH SETB P1.0 NOP NOP CLR P1.0 RETI ZHUANHUAN: CLR A MOV 38H,51H MOV 37H,50H MOV 34H,#0 MOV 35H,#0 MOV 36H,#0 MOV R7,#16LOOP2: CLR C MOV A,37H RLC A MOV 37H ,A MOV A,38H RLC A MOV 38H ,A MOV A,36H ADDC A,36H DA A MOV 36H,A MOV A,35H ADDC A,35H DA A MOV 35H,A MOV A,34H ADDC A,34H DA A MOV 34H,A DJNZ R7 ,LOOP2 MOV R1,#35H MOV R0,#36H MOV A,#00 XCHD A,R0 MOV 58H,A MOV A,R0 SWAP A MOV 57H,A MOV A,#00 XCHD A,R1 MOV 56H,A MOV A,R1 SWAP A MOV 55H,A MOV A,#00 MOV R0,#34H XCHD A,R0 MOV 54H,A MOV A,R0 SWAP A MOV 53H,A RET DISP: MOV R0,#53H MOV R2,#01HLOP11: MOV A,#0FFH MOV P0,A MOV A,R2 MOV P2,AMOV A,R0 MOV DPTR,#TABMOVC