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| 单片微型机脉冲信号测试系统 |
| 2008年7月21日 10:53
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1 问题的提出
研制单片机控制的瞬时脉冲采集系统是由某电子仪器公司提出。其基本要求是：系统能够捕获瞬时出现的单个脉冲，也可以捕获连续脉冲。捕获时间长度为6 ms。捕获脉冲宽度最窄为0．2μs，而且正负脉冲均能捕获。
脉冲采集系统与便携式笔记本计算机相连接，捕获脉冲后可由笔记本计算机进行显示和处理。采用笔记本计算机是为了使整个系统携带方便。
2 实现方案
依据用户的需求我们确定了图1所示的总体方案。
图1方案中，笔记本计算机可以购买市场上通用的，价格便宜的即可。而单片机控制的采集系统是研制的主要部件。两者用串口进行通信。工作过程是以笔记本计算机通过键盘发送命令到采集系统，使它完成采集功能。
当采集系统工作时，处于搜索状态，一旦脉冲到来，不管是正还是负均能启动采集系统开始工作，对脉冲进行采集。采集持续时间最长可达6 ms。采集到的数据由单片机传送到笔记本计算机，由其进行显示、计算、打印等，进行用户所要求的处理。
3 采集核心部分的工作原理
瞬时脉冲采集系统的核心部分如图2所示。
整个系统在AT89C51单片机控制下工作。在进行数据采集时，89C51送出P1．6为高电平使存贮器的OE无效。P1．4的输出将计数器清零，使其输出的15条地址线均为零，即地址从0000H开始。A15＝0使存贮器的CE有效。P1．5输出为低，使或非门打开。一旦有外部脉冲到来，不管正负均可产生8 ms的正波门脉冲。此时与门导通，可利用P1．2，P1．3控制的可编程时钟经或非门加到A／D变换器上，激励A／D变换器工作。同时，时钟也加到计数器上，使其输出的地址不断加1。每一个地址，A／D变换器的输出数据被写入地址所对应的存贮器的一个单元。直到地址为8000H时，A15＝1，封锁或非门，使时钟不能输出；同时，使存贮器的CE无效。由89C51的P1．7可以查询本次采集是否结束。
采集结束后，89C51就可以读出数据，从串口输出到笔记本计算机。具体过程为：利用P1．4清计数器，使地址为0000H：此时A15＝0，使存储器的CE＝0；P1．6送出低电平，使与门输出总为低，则存储器的WE＝1，OE＝0。此时，由P1．5送出脉冲，使计数器输出地址每一个脉冲加1，即使地址逐次加1。每一个地址，由P0口读出存储器一个单元的数据并由串口送出。
4 主要技术问题
在实现对瞬时脉冲的采集中，遇到几个问题，必须认真加以解决。
（1）由于采集的脉冲最窄为0.2μs。这就要求计数器、存储器、A/D变换器及相关器件必须有较高的速度。我们采用的A/D变换器TLC5540的速度为25ns。存储器为IDT71256（32*8kbit），其存取速度为20ns。我们选用的最高采集速率为30MHz。
（2）设计波门电路，保证无论正负脉冲，一定使其前沿产生波门脉冲。在其控制下对正负脉冲均可采集。
（3）A/D变换器由WE上的时钟激励，每一个时钟周期进行一次A/D变 换，并将前面的结果输出。必须仔细注意计数器、存储器以及A／D变换器的时序。因为计数器和A／D变换器使用同样的时钟，因此首先用时钟脉冲上升沿（正脉冲）使计数器输出的地址加1，在负脉冲期间将A／D变换器的输出数据写入地址所规定的存储单元中。这就要求在硬件逻辑电路上必须保证做到这一点。
5 结语
本系统现已调试完毕，交付用户。现将系统中的有关问题加以说明，不当之处还将进一步完善。
http://www.icembed.com/info-28044.htm
脉冲信号采集卡
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