摘要 描述了單片機(jī)控制的脈沖采集系統(tǒng)，介紹它的硬件組成及工作原理，并對(duì)其中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明，該系統(tǒng)已交付用戶使用，待使用中進(jìn)一步完善。
關(guān)鍵詞 單片機(jī) 瞬時(shí)脈沖 數(shù)據(jù)采集
Key words single－chip microcomputer；transient－time pulse；data acquisition
1 問(wèn)題的提出
研制單片機(jī)控制的瞬時(shí)脈沖采集系統(tǒng)是由某電子儀器公司提出。其基本要求是：系統(tǒng)能夠捕獲瞬時(shí)出現(xiàn)的單個(gè)脈沖，也可以捕獲連續(xù)脈沖。捕獲時(shí)間長(zhǎng)度為6 ms。捕獲脈沖寬度最窄為0．2μs，而且正負(fù)脈沖均能捕獲。
脈沖采集系統(tǒng)與便攜式筆記本計(jì)算機(jī)相連接，捕獲脈沖后可由筆記本計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和處理。采用筆記本計(jì)算機(jī)是為了使整個(gè)系統(tǒng)攜帶方便。
2 實(shí)現(xiàn)方案
依據(jù)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(jì)算機(jī)可以購(gòu)買市場(chǎng)上通用的，價(jià)格便宜的即可。而單片機(jī)控制的采集系統(tǒng)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(jì)算機(jī)通過(guò)鍵盤發(fā)送命令到采集系統(tǒng)，使它完成采集功能。
當(dāng)采集系統(tǒng)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(fù)均能啟動(dòng)采集系統(tǒng)開(kāi)始工作，對(duì)脈沖進(jìn)行采集。采集持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)6 ms。采集到的數(shù)據(jù)由單片機(jī)傳送到筆記本計(jì)算機(jī)，由其進(jìn)行顯示、計(jì)算、打印等，進(jìn)行用戶所要求的處理。
3 采集核心部分的工作原理
瞬時(shí)脈沖采集系統(tǒng)的核心部分如圖2所示。
整個(gè)系統(tǒng)在AT89C51單片機(jī)控制下工作。在進(jìn)行數(shù)據(jù)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(jì)數(shù)器清零，使其輸出的15條地址線均為零，即地址從0000H開(kāi)始。A15＝0使存貯器的CE有效。P1．5輸出為低，使或非門打開(kāi)。一旦有外部脈沖到來(lái)，不管正負(fù)均可產(chǎn)生8 ms的正波門脈沖。此時(shí)與門導(dǎo)通，可利用P1．2，P1．3控制的可編程時(shí)鐘經(jīng)或非門加到A／D變換器上，激勵(lì)A／D變換器工作。同時(shí)，時(shí)鐘也加到計(jì)數(shù)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(shù)據(jù)被寫入地址所對(duì)應(yīng)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，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可以查詢本次采集是否結(jié)束。
采集結(jié)束后，89C51就可以讀出數(shù)據(jù)，從串口輸出到筆記本計(jì)算機(jī)。具體過(guò)程為：利用P1．4清計(jì)數(shù)器，使地址為0000H：此時(shí)A15＝0，使存儲(chǔ)器的CE＝0；P1．6送出低電平，使與門輸出總為低，則存儲(chǔ)器的WE＝1，OE＝0。此時(shí)，由P1．5送出脈沖，使計(jì)數(shù)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(chǔ)器一個(gè)單元的數(shù)據(jù)并由串口送出。
4 主要技術(shù)問(wèn)題
在實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)脈沖的采集中，遇到幾個(gè)問(wèn)題，必須認(rèn)真加以解決。
（1）由于采集的脈沖最窄為0.2μs。這就要求計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)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(chǔ)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(shè)計(jì)波門電路，保證無(wú)論正負(fù)脈沖，一定使其前沿產(chǎn)生波門脈沖。在其控制下對(duì)正負(fù)脈沖均可采集。
（3）A/D變換器由WE上的時(shí)鐘激勵(lì)，每一個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行一次A/D變 換，并將前面的結(jié)果輸出。必須仔細(xì)注意計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)器以及A／D變換器的時(shí)序。因?yàn)橛?jì)數(shù)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(jì)數(shù)器輸出的地址加1，在負(fù)脈沖期間將A／D變換器的輸出數(shù)據(jù)寫入地址所規(guī)定的存儲(chǔ)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(jié)語(yǔ)
本系統(tǒng)現(xiàn)已調(diào)試完畢，交付用戶�，F(xiàn)將系統(tǒng)中的有關(guān)問(wèn)題加以說(shuō)明，不當(dāng)之處還將進(jìn)一步完善。
