單片微型機(jī)脈沖信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)

　　摘要 描述了單片機(jī)控制的脈沖采集系統(tǒng)，介紹它的硬件組成及工作原理，并對(duì)其中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明，該系統(tǒng)已交付用戶使用，待使用中進(jìn)一步完善。
   關(guān)鍵詞單片機(jī)  瞬時(shí)脈沖  數(shù)據(jù)采集

Transient－time Pulse Acquisition SystemControlled by 
　
The Single－Chip Microcomputer



Zhang Weidong Lui Baotao



　　（Xidian Univercity Xi＇an 710071）

　　Abstract Written the real－time pulse acquisition system，hardware and principle would beexplained，atthesametime，we carejullyintpreted some keytechniques．
Key words single－chip microcomputer；transient－time pulse；data acquisition   
1  問(wèn)題的提出   
　　研制單片機(jī)控制的瞬時(shí)脈沖采集系統(tǒng)是由某電子儀器公司提出。其基本要求是：系統(tǒng)能夠捕獲瞬時(shí)出現(xiàn)的單個(gè)脈沖，也可以捕獲連續(xù)脈沖。捕獲時(shí)間長(zhǎng)度為6 ms。捕獲脈沖寬度最窄為0．2μs，而且正負(fù)脈沖均能捕獲。

　　脈沖采集系統(tǒng)與便攜式筆記本計(jì)算機(jī)相連接，捕獲脈沖后可由筆記本計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和處理。采用筆記本計(jì)算機(jī)是為了使整個(gè)系統(tǒng)攜帶方便。
2  實(shí)現(xiàn)方案   
　　依據(jù)用戶的需求我們確定了圖1所示的總體方案。 


    圖1方案中，筆記本計(jì)算機(jī)可以購(gòu)買市場(chǎng)上通用的，價(jià)格便宜的即可。而單片機(jī)控制的采集系統(tǒng)是研制的主要部件。兩者用串口進(jìn)行通信。工作過(guò)程是以筆記本計(jì)算機(jī)通過(guò)鍵盤發(fā)送命令到采集系統(tǒng)，使它完成采集功能。

　　當(dāng)采集系統(tǒng)工作時(shí)，處于搜索狀態(tài)，一旦脈沖到來(lái)，不管是正還是負(fù)均能啟動(dòng)采集系統(tǒng)開(kāi)始工作，對(duì)脈沖進(jìn)行采集。采集持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)6 ms。采集到的數(shù)據(jù)由單片機(jī)傳送到筆記本計(jì)算機(jī)，由其進(jìn)行顯示、計(jì)算、打印等，進(jìn)行用戶所要求的處理。

3 采集核心部分的工作原理
    瞬時(shí)脈沖采集系統(tǒng)的核心部分如圖2所示。

　



    整個(gè)系統(tǒng)在AT89C51單片機(jī)控制下工作。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，89C51送出P1．6為高電平使存貯器的OE無(wú)效。P1．4的輸出將計(jì)數(shù)器清零，使其輸出的15條地址線均為零，即地址從0000H開(kāi)始。A15＝0使存貯器的CE有效。P1．5輸出為低，使或非門打開(kāi)。一旦有外部脈沖到來(lái)，不管正負(fù)均可產(chǎn)生8 ms的正波門脈沖。此時(shí)與門導(dǎo)通，可利用P1．2，P1．3控制的可編程時(shí)鐘經(jīng)或非門加到A／D變換器上，激勵(lì)A(yù)／D變換器工作。同時(shí)，時(shí)鐘也加到計(jì)數(shù)器上，使其輸出的地址不斷加1。每一個(gè)地址，A／D變換器的輸出數(shù)據(jù)被寫入地址所對(duì)應(yīng)的存貯器的一個(gè)單元。直到地址為8000H時(shí)，A15＝1，封鎖或非門，使時(shí)鐘不能輸出；同時(shí)，使存貯器的CE無(wú)效。由89C51的P1．7可以查詢本次采集是否結(jié)束。
    采集結(jié)束后，89C51就可以讀出數(shù)據(jù)，從串口輸出到筆記本計(jì)算機(jī)。具體過(guò)程為：利用P1．4清計(jì)數(shù)器，使地址為0000H：此時(shí)A15＝0，使存儲(chǔ)器的CE＝0；P1．6送出低電平，使與門輸出總為低，則存儲(chǔ)器的WE＝1，OE＝0。此時(shí)，由P1．5送出脈沖，使計(jì)數(shù)器輸出地址每一個(gè)脈沖加1，即使地址逐次加1。每一個(gè)地址，由P0口讀出存儲(chǔ)器一個(gè)單元的數(shù)據(jù)并由串口送出。

4 主要技術(shù)問(wèn)題

  在實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)脈沖的采集中，遇到幾個(gè)問(wèn)題，必須認(rèn)真加以解決。

    （1）由于采集的脈沖最窄為0.2μs。這就要求計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)器、A/D變換器及相關(guān)器件必須有較高的速度。我們采用的A/D變換器TLC5540的速度為25ns。存儲(chǔ)器為IDT71256（32*8kbit），其存取速度為20ns。我們選用的最高采集速率為30MHz。

    （2）設(shè)計(jì)波門電路，保證無(wú)論正負(fù)脈沖，一定使其前沿產(chǎn)生波門脈沖。在其控制下對(duì)正負(fù)脈沖均可采集。

    （3）A/D變換器由WE上的時(shí)鐘激勵(lì)，每一個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行一次A/D變 換，并將前面的結(jié)果輸出。必須仔細(xì)注意計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)器以及A／D變換器的時(shí)序。因?yàn)橛?jì)數(shù)器和A／D變換器使用同樣的時(shí)鐘，因此首先用時(shí)鐘脈沖上升沿（正脈沖）使計(jì)數(shù)器輸出的地址加1，在負(fù)脈沖期間將A／D變換器的輸出數(shù)據(jù)寫入地址所規(guī)定的存儲(chǔ)單元中。這就要求在硬件邏輯電路上必須保證做到這一點(diǎn)。
5結(jié)語(yǔ)   
本系統(tǒng)現(xiàn)已調(diào)試完畢，交付用戶?，F(xiàn)將系統(tǒng)中的有關(guān)問(wèn)題加以說(shuō)明，不當(dāng)之處還將進(jìn)一步完善。
 

　　參考文獻(xiàn)
1 李秉操等．單片機(jī)接口技術(shù)及在工業(yè)　　控制中的應(yīng)用．陜西電子出版社，1992   
2 詹樹(shù)仁．GMS90單片機(jī)工作原理及其應(yīng)　　用．武漢力源電子股份有限公司，1998 3  Product Selector Guide．Integrated Device　　Technology，Inc．，1995 
出處：現(xiàn)代電子技術(shù)