基于单片机脉冲宽度的测量的设计
**单片机设计介绍,基于单片机脉冲宽度的测量的设计
文章目录
一 概要 二、功能设计 设计思路 三、 软件设计 原理图 五、 程序 六、 文章目录
一 概要
基于单片机脉冲宽度的测量的设计概要如下:
一、设计目标
本设计旨在利用单片机实现对脉冲宽度的准确测量,并通过合适的显示方式将测量结果显示给用户。通过本设计,用户可以方便地获取脉冲信号的宽度信息,为相关领域的研究和应用提供有力的技术支持。
二、系统组成
单片机:作为系统的核心控制器,负责脉冲信号的捕获、处理、计算和显示。常用的单片机型号如AT89C52、STC89C52等,它们具有强大的计算和控制能力,能够满足脉冲宽度测量的需求。
脉冲信号源:提供待测量的脉冲信号。该信号源可以是外部设备产生的脉冲信号,也可以是系统内部通过编程产生的测试信号。
计时器模块:单片机内部通常包含多个计时器模块,可以配置为适当的工作模式和时钟源,用于测量脉冲宽度。计时器模块能够记录脉冲信号的起始和结束时间戳,从而计算出脉冲宽度。
边沿检测电路:用于检测脉冲信号的边沿(上升沿或下降沿)。当脉冲信号到达时,边沿检测电路会触发单片机的中断或捕获功能,启动计时器开始计时。
显示模块:用于将测量结果显示给用户。显示模块可以是LED数码管、LCD显示屏等,根据实际需求选择合适的显示方式。
三、工作原理
配置单片机:首先,需要配置单片机的相关寄存器,包括计时器的工作模式和时钟源等。同时,还需要设置中断或捕获功能,以便在脉冲信号到达时能够触发相应的处理流程。
检测脉冲边沿:通过边沿检测电路检测脉冲信号的边沿。当脉冲信号到达时,边沿检测电路会触发单片机的中断或捕获功能,此时单片机开始执行相应的中断服务程序或捕获处理程序。
启动计时器:在中断服务程序或捕获处理程序中,启动单片机内部的计时器开始计时。计时器会记录从脉冲信号起始边沿到结束边沿之间的时间差。
记录时间戳:当脉冲信号的结束边沿到达时,边沿检测电路会再次触发单片机的中断或捕获功能。此时,单片机会停止计时器并记录当前的时间戳。通过比较起始和结束时间戳的差值,可以计算出脉冲的宽度。
计算脉冲宽度:根据记录的时间戳差值,单片机可以计算出脉冲的宽度。脉冲宽度的计算方法取决于具体的计时器配置和时钟源频率。
显示测量结果:将计算得到的脉冲宽度通过显示模块显示出来,方便用户查看和记录。
四、设计特点
高精度测量:通过合理配置单片机的计时器和时钟源,可以实现高精度的脉冲宽度测量。
实时性:系统能够实时捕获脉冲信号并计算其宽度,确保测量结果的实时性和准确性。
灵活性:系统可以根据实际需求配置不同的计时器模式和时钟源频率,以适应不同范围和精度的脉冲宽度测量需求。
可扩展性:系统设计采用模块化思想,方便后续功能的扩展和升级,如增加多通道脉冲宽度测量、温度补偿等功能。
五、应用前景
基于单片机脉冲宽度的测量系统可以广泛应用于工业自动化、智能控制、环境监测等领域。通过准确测量脉冲信号的宽度,可以为相关领域的研究和应用提供有力的技术支持,推动相关技术的发展和应用。
二、功能设计
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,并达到相应的技术指标要求。
技术指标
输入脉冲幅度:0-5V
脉宽测量范围:1-50ms
测量精度:±1%
显示方式:四位数字显示
设计思路
设计思路
文献研究法:搜集整理相关单片机系统相关研究资料,认真阅读文献,为研究做准备;
调查研究法:通过调查、分析、具体试用等方法,发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法;
比较分析法:比较不同系统的具体原理,以及同一类传感器性能的区别,分析系统的研究现状与发展前景;
软硬件设计法:通过软硬件设计实现具体硬件实物,最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19,具体如图。在本科单片机设计中,设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus,由于Altium Designer功能强大,可以设计硬件电路的原理图、PCB图,且界面简单,易操作,上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境,用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术,能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计,具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一,通过设计出硬件电路图,及写入驱动程序,就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外,protues还能实现PCB的设计,在仿真中也可以与KEIL实现联调,便于程序的调试,且支持多种平台,使用简单便捷。
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原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计,具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言,C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然,由于其功能强大,C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中,C语言已经逐步完全取代汇编语言,因为相比于汇编语言,C语言编译与运行、调试十分方便,且可移植性高,可读性好,便于烧录与写入硬件系统,因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计,能够实现快速调试,并生成烧录文件,被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
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六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者:创新电子设计