脈沖寬度測(cè)量與顯示的方法有哪些

　　脈沖寬度的測(cè)量方法有幾種。最常用的脈沖寬度有W_（pp）（兩峰值點(diǎn)的間距）、W_（50）（最高峰值強(qiáng)度50%處的寬度）和W_（10）（最高峰值強(qiáng)度10%處的寬度）。另外，還有測(cè)量兩個(gè)最外成分各自強(qiáng)度50%處的寬度W_（c50）和各自強(qiáng)度10%處的寬度W_（c10）。

　　要實(shí)現(xiàn)脈沖寬度的測(cè)量，再把測(cè)量值用數(shù)碼管顯示

　　為了實(shí)現(xiàn)這一功能我們大致把整個(gè)系統(tǒng)分為以下幾個(gè)模塊：

　　1. 振蕩器模塊：產(chǎn)生某一特定振蕩頻率的時(shí)鐘，一般要求這一頻率較高，本題要求精度為10us，所以采用100kHZ的振蕩頻率即可。

　　2. 計(jì)數(shù)器模塊：對(duì)振蕩脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，用待測(cè)脈沖信號(hào)作為使能輸入（或開關(guān)），這樣就可以記錄下脈沖有效的時(shí)間，計(jì)數(shù)值乘以10us即為待測(cè)脈沖寬度。

　　3. 譯碼顯示模塊：題目中要求用數(shù)碼管顯示6位測(cè)量值，分別完成譯碼和數(shù)碼管的靜態(tài)顯示或是動(dòng)態(tài)掃描輸出即可。

　　框圖如下：

　　方案一：運(yùn)用CD4518（BCD碼全加器）的級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，CD4511七段譯碼，555多諧振蕩器提供100kHZ頻率，待測(cè)信號(hào)輸入到計(jì)數(shù)器使能。 電路連接圖如下：

　　上述方案為數(shù)碼管靜態(tài)顯示。優(yōu)點(diǎn)為方案簡單無需編程，只需要組合邏輯與時(shí)序邏輯即可完成。缺點(diǎn)為硬件電路的連線過于復(fù)雜上容易出錯(cuò)且很難排除故障，另一個(gè)問題在于使用的外接振蕩源精度不是很高，勢(shì)必帶來不小的誤差。此方案理論上可行，由于實(shí)際操作帶來的不方便，我們考慮了后面一種方案。

　　方案二：利用單片機(jī)門控位實(shí)現(xiàn)脈沖寬度測(cè)量?；舅悸窞椋?/p>

　　利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的GATE信號(hào)，對(duì)于定時(shí)器T0來講，如果GATE=1，則用軟件把TR0置1，且INT0為高電平時(shí)可以啟動(dòng)定時(shí)器T0，所以我們就把被測(cè)脈沖信號(hào)從INT0端輸入，使其上升沿觸發(fā)啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)，下降沿停止T0計(jì)數(shù)。定時(shí)器數(shù)值乘以機(jī)器周期即為脈沖寬度。電路連接圖如下：

　　可以看出，電路結(jié)構(gòu)由以下部分構(gòu)成：

　　1. 振蕩模塊：12MHZ晶體振蕩器，由XTAL1和XTAL2接入單片機(jī)。

　　2. 單片機(jī)控制模塊：AT89S51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，主要任務(wù)是對(duì)其進(jìn)行必要的編程設(shè)計(jì)。

　　3. 輸出顯示模塊：由數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示，注意P0需要外接上拉電阻。 另外，還有一個(gè)異或門電路是用來實(shí)現(xiàn)選擇測(cè)量正脈沖還是負(fù)脈沖。

　　和前一方案相比可以發(fā)現(xiàn)，這樣的方案要比用組合時(shí)序邏輯連線簡單，而且較容易查錯(cuò)。單片機(jī)內(nèi)部有定時(shí)器計(jì)數(shù)器，就可以使用相同的原理來對(duì)脈沖寬度進(jìn)行測(cè)量，所以說使用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)控制也是可行的，所以，下面就針對(duì)方案二的程序進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

　　程序設(shè)計(jì)及分析：

　　51單片機(jī)的計(jì)數(shù)功能我們已經(jīng)很熟悉了，但是我們也知道不論是哪種方式的計(jì)數(shù)，其最大值也只能計(jì)65535，而本次設(shè)計(jì)要求要計(jì)的范圍是0到99.99ms，這就意味著超出了計(jì)數(shù)器的量程，解決方案也有兩個(gè)。第一種，使用兩個(gè)計(jì)數(shù)器配合實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)位的擴(kuò)展。第二種，使用中斷服務(wù)程序，也可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。這里我們選擇使用中斷服務(wù)程序的方法。以下是該設(shè)計(jì)的中斷服務(wù)程序：

　　T0INT： PUSH ACC

　　MOV TH0，#00H

　　MOV TL0，#00H

　　MOV A，COUNT+1

　　ADD A，#01H

　　MOV COUNT+1，A

　　MOV A，COUNT

　　ADDC A，#00H

　　MOV COUNT，A

　　POP ACC

　　RETI

　　考慮到單次測(cè)量可能會(huì)帶來較大的誤差，我們采用次測(cè)量取平均的方法，方便起見，我們使用兩個(gè)計(jì)數(shù)器共32位計(jì)數(shù)值，對(duì)連續(xù)脈沖測(cè)量256次，只顯示其高24位，低8位舍掉不顯示，這樣就巧妙地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量256次取平均的效果。

　　另外，因?yàn)橥獠侩娐肥〉袅俗g碼的部分，所以必須在單片機(jī)內(nèi)部完成譯碼功能，在譯碼之前首先還必須經(jīng)過一次轉(zhuǎn)碼，即把2進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成可以由數(shù)碼管顯示的碼。這里用循環(huán)移位的方法把所有測(cè)量位都連了起來。然后再轉(zhuǎn)換成BCD碼存放。最后還有顯示的子函數(shù)就實(shí)現(xiàn)把BCD碼轉(zhuǎn)換成7段碼，顯示程序如下：

　　DISPLAY： MOV R0，#70H

　　MOV R3，#01H

　　NEXT： MOV A，#00H

　　MOV P1，A

　　MOV A，@R0

　　MOV DPTR，#LABLE1

　　MOVC A，@A+DPTR

　　MOV P0，A

　　MOV A，R3

　　MOV P1，A

　　LCALL DELAY

　　INC R0

　　JB ACC.5，EXIT

　　RL A

　　MOV R3，A

　　SJMP NEXT

　　EXIT： RET

　　LABLE1： DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH

　　DB 6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71H，00H，73H

　　DELAY： MOV R7，#02H

　　DEL1： MOV R6，#0FFH

　　DEL2： DJNZ R6，DEL2

　　DJNZ R7，DEL1

　　RET

　　END