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，并對其中關鍵技術進行了說明，該系統已交付用戶使用，待使用中進一步完善。
   關鍵詞單片機  瞬時脈沖  數據采集

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  問題的提出   
　　研制單片機控制的瞬時脈沖采集系統是由某電子儀器公司提出。其基本要求是：系統能夠捕獲瞬時出現的單個脈沖，也可以捕獲連續脈沖。捕獲時間長度為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行顯示和處理。采用筆記本計算機是為了使整個系統攜帶方便。
2  實現方案   
　　依據用戶的需求我們確定了圖1所示的總體方案。 


    圖1方案中，筆記本計算機可以購買市場上通用的，價格便宜的即可。而單片機控制的采集系統是研制的主要部件。兩者用串口進行通信。工作過程是以筆記本計算機通過鍵盤發送命令到采集系統，使它完成采集功能。

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

3 采集核心部分的工作原理
    瞬時脈沖采集系統的核心部分如圖2所示。

　



    整個系統在AT89C51單片機控制下工作。在進行數據采集時，89C51送出P1．6為高電平使存貯器的OE無效。P1．4的輸出將計數器清零，使其輸出的15條地址線均為零，即地址從0000H開始。A15＝0使存貯器的CE有效。P1．5輸出為低，使或非門打開。一旦有外部脈沖到來，不管正負均可產生8 ms的正波門脈沖。此時與門導通，可利用P1．2，P1．3控制的可編程時鐘經或非門加到A／D變換器上，激勵A／D變換器工作。同時，時鐘也加到計數器上，使其輸出的地址不斷加1。每一個地址，A／D變換器的輸出數據被寫入地址所對應的存貯器的一個單元。直到地址為8000H時，A15＝1，封鎖或非門，使時鐘不能輸出；同時，使存貯器的CE無效。由89C51的P1．7可以查詢本次采集是否結束。
    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。具體過程為：利用P1．4清計數器，使地址為0000H：此時A15＝0，使存儲器的CE＝0；P1．6送出低電平，使與門輸出總為低，則存儲器的WE＝1，OE＝0。此時，由P1．5送出脈沖，使計數器輸出地址每一個脈沖加1，即使地址逐次加1。每一個地址，由P0口讀出存儲器一個單元的數據并由串口送出。

4 主要技術問題

  在實現對瞬時脈沖的采集中，遇到幾個問題，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）設計波門電路，保證無論正負脈沖，一定使其前沿產生波門脈沖。在其控制下對正負脈沖均可采集。

    （3）A/D變換器由WE上的時鐘激勵，每一個時鐘周期進行一次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變換器的時序。因為計數器和A／D變換器使用同樣的時鐘，因此首先用時鐘脈沖上升沿（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。
5結語   
本系統現已調試完畢，交付用戶?，F將系統中的有關問題加以說明，不當之處還將進一步完善。
 

　　參考文獻
1 李秉操等．單片機接口技術及在工業　　控制中的應用．陜西電子出版社，1992   
2 詹樹仁．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