單片微型機脈沖信號測試系統

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

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



Zhang Weidong Lui Baotao



　?。╔idian 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   
　　研制單片機控制的瞬時(shí)脈沖采集系統是由某電子儀器公司提出。其基本要求是：系統能夠捕獲瞬時(shí)出現的單個(gè)脈沖，也可以捕獲連續脈沖。捕獲時(shí)間長(cháng)度為6 ms。捕獲脈沖寬度最窄為0．2μs，而且正負脈沖均能捕獲。

　　脈沖采集系統與便攜式筆記本計算機相連接，捕獲脈沖后可由筆記本計算機進(jìn)行顯示和處理。采用筆記本計算機是為了使整個(gè)系統攜帶方便。
2  實(shí)現方案   
　　依據用戶(hù)的需求我們確定了圖1所示的總體方案。 


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

　　當采集系統工作時(shí)，處于搜索狀態(tài)，一旦脈沖到來(lái)，不管是正還是負均能啟動(dòng)采集系統開(kāi)始工作，對脈沖進(jìn)行采集。采集持續時(shí)間最長(cháng)可達6 ms。采集到的數據由單片機傳送到筆記本計算機，由其進(jìn)行顯示、計算、打印等，進(jìn)行用戶(hù)所要求的處理。

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

　



    整個(gè)系統在A(yíng)T89C51單片機控制下工作。在進(jìn)行數據采集時(shí)，89C51送出P1．6為高電平使存貯器的OE無(wú)效。P1．4的輸出將計數器清零，使其輸出的15條地址線(xiàn)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(mén)打開(kāi)。一旦有外部脈沖到來(lái)，不管正負均可產(chǎn)生8 ms的正波門(mén)脈沖。此時(shí)與門(mén)導通，可利用P1．2，P1．3控制的可編程時(shí)鐘經(jīng)或非門(mén)加到A／D變換器上，激勵A／D變換器工作。同時(shí)，時(shí)鐘也加到計數器上，使其輸出的地址不斷加1。每一個(gè)地址，A／D變換器的輸出數據被寫(xiě)入地址所對應的存貯器的一個(gè)單元。直到地址為8000H時(shí)，A15＝1，封鎖或非門(mén)，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(xún)本次采集是否結束。
    采集結束后，89C51就可以讀出數據，從串口輸出到筆記本計算機。具體過(guò)程為：利用P1．4清計數器，使地址為0000H：此時(shí)A15＝0，使存儲器的CE＝0；P1．6送出低電平，使與門(mén)輸出總為低，則存儲器的WE＝1，OE＝0。此時(shí)，由P1．5送出脈沖，使計數器輸出地址每一個(gè)脈沖加1，即使地址逐次加1。每一個(gè)地址，由P0口讀出存儲器一個(gè)單元的數據并由串口送出。

4 主要技術(shù)問(wèn)題

  在實(shí)現對瞬時(shí)脈沖的采集中，遇到幾個(gè)問(wèn)題，必須認真加以解決。

    （1）由于采集的脈沖最窄為0.2μs。這就要求計數器、存儲器、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）設計波門(mén)電路，保證無(wú)論正負脈沖，一定使其前沿產(chǎn)生波門(mén)脈沖。在其控制下對正負脈沖均可采集。

    （3）A/D變換器由WE上的時(shí)鐘激勵，每一個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行一次A/D變 換，并將前面的結果輸出。必須仔細注意計數器、存儲器以及A／D變換器的時(shí)序。因為計數器和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）使計數器輸出的地址加1，在負脈沖期間將A／D變換器的輸出數據寫(xiě)入地址所規定的存儲單元中。這就要求在硬件邏輯電路上必須保證做到這一點(diǎn)。
5結語(yǔ)   
本系統現已調試完畢，交付用戶(hù)?，F將系統中的有關(guān)問(wèn)題加以說(shuō)明，不當之處還將進(jìn)一步完善。
 

　　參考文獻
1 李秉操等．單片機接口技術(shù)及在工業(yè)　　控制中的應用．陜西電子出版社，1992   
2 詹樹(shù)仁．GMS90單片機工作原理及其應　　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：現代電子技術(shù)