自动距离跟踪器设计.doc

电子科技大学2013年第八届“TI”杯电子设计竞赛项目报告题目： 自动距离跟踪电路设计 (A题)组长： 组员： 目 录1简介1.1 系统框图1.2 总体方案设计2 电路模块介绍2.1 定时电路2.2 脉冲产生电路2.3 跟踪电路2.4显示电路2.5逻辑分析器3软件算法设计3.1 avr编译器编程3.2计算时延与误差4系统测试附录 单片机程序代码总电路图实物图1简 介1.1 系统框图本题要求设计、制作脉冲信号产生电路和跟踪波门信号产生电路。脉冲信号产生电路输出相对于周期触发信号延时可调整的周期脉冲信号，跟踪波门产生电路则产生与脉冲信号重合的指示信号。两个电路的连接关系如下图所示 各电路产生信号关系如下图所示 1.2 总体方案设计我们设计的电路主要包含3达部分，分别是：脉冲产生电路，定时电路，跟踪电路此外还有显示电路，用于显示延时，误差等信息，还有一个逻辑分析器，用于显示逻辑关系。2电路模块介绍2.1定时电路：将555电路的6、7脚并接起来接在定时电容CT上，用2脚作输入就成为脉冲启动型单稳电路，如图5(a)所示，电路的2脚平时接高电平，当输入接低电平或输入负脉冲时才启动电路，用等效触发器替代555后见图56)所示，下面分析它的工作原理：稳态：接上电源后，R=1，S=1，输出Vo=0，DIS端接地，CT上的电压为0即R=0，输出仍保持Vo=0，这是它的稳态。暂稳态：输入负脉冲后，输入S=0，输出立即翻转成Vo=1，DIS端开路，电源通过RT向CT充电，暂稳态开始。经过时间TD后，CT上电压上升到2/3VDD时，输入又成为R=1，S=1，这时负脉冲已经消失，输出又翻转成Vo=0，暂稳态结束。这时内部放电开关接通，DIS端接地，CT上电荷很快放到零，为下一次定时控制作准备。电路的定时时间TD=1.1RTCT。这两种单稳电路常用作定时延时控制。电容可以选择不同量程以提高精度，利用模拟的方法，理论上是可以精确到任意一个时间，但是门电路的固有延时，导致了50ns的误差。2.2脉冲产生电路：使用mega8的pwm功能产生一个40kHz的脉冲。2.3跟踪电路：使用mega16的异步中断口INT2。因为是异步中断，不受时钟的影响，所以理论上可以精确到任意一个时间，但是门电路的固有延时以及单片机指令执行，导致了1us的误差。再由单片机产生门信号。2.4显示电路：使用mega16的同步步中断口INT0上升沿触发，INT2下降沿触发，以及定时器0，可以精确精度为1us的定时，通过10次脉冲叠加计数，实际上可以精确在0.1us的精度。通过LCD显示屏显示跟踪时间。2.5逻辑分析器：用于显示各接口之间电平关系。由4通道组成，使用mega8制作，最大可以分辨4M的电平变化，使用5110显示屏显示。3软件算法设计3.1 avr编译器编程使用cvavr编译器编写程序程序主要代码在附录1。3.2计算时延与误差通过测十次的时延信号进行平均时延的计算，以精确到0.1us的精度。通过示波器可以得到门电路的器件时延约50ns，所以通过计算相对误差得出误差大约在0.02%0.1%的范围，并显示在显示屏上。误差估计：由于mega16采用16M的晶振，时钟触发精度可以达到0.063us，由于门电路有50ns的延时，异步中断可以忽略时钟的限制，所以误差控制在最大为150ns。4系统测试使用isis仿真软件进行仿真测试，测试效果如下：一通道：触发信号；二通道：时延信号三通道：脉冲信号四通道：门波信号仿真测试结果良好，能基本达到要求。附录 程序代码：/外中断初始化void int_init(void) MCUCR |= 0x03;MCUCSR |= 0x00; /int0上升沿int2下降沿GICR |= 0x60; /允许int0.2产生中断 #asm(sei) / 开启中断 void timer0_init(void)TCCR0 = 0x00; /停止定时器TCNT0 = 0x00; /初始值 OCR0 = 0xFF; /匹配值TIMSK |= 0x00; /中断允许/TCCR0 = 0x09; /启动定时器void genzong(void) /PORTA |=0x02; /PA2=1，跟踪信号 PORTA =0x02; delay_us(1); /PORTA &=0xfd; /PA2=0，跟踪信号 PORTA =0x00;interrupt EXT_INT0 void ext_int0_isr(void) TIMSK = 0x00;/中断允许 TCNT0 =0x00;TCCR0 = 0x0A;/启动定时器 interrupt EXT_INT2 void ext_int2_isr(void) TCCR0 = 0x00; /停止定时器 genzong(); p+=TCNT0; while(!(t+%10) lcd_gotoxy(5,0); sprintf(lcd_buffer,%03d.%01d,p/10,p%10); lcd_puts(lcd_buffer); p=0; void main(void) lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0); /t=0x16; /sprintf(lcd_buffer,%d,t); /lcd_puts(lcd_buffer); /delay_ms(500); timer0_init(); / int_init(); lcd_putsf(str1)