基于單片機的脈沖信號采集與處理分析論文

　　單片機應用系統是通過(guò)核心CPU設備來(lái)顯示工業(yè)領(lǐng)域各個(gè)設備環(huán)節的系統。單片機的應用程序比較復雜，現代經(jīng)濟的發(fā)展對單片機的應用提出了更高的要求，特別在當下機械加工、化工和石油工程等多個(gè)領(lǐng)域，對單片機的各種性能要求十分高。而在我省工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，缺乏相應的單片機技術(shù)體系，難以滿(mǎn)足當下工程的數據采集、計算機處理應用、數據通信等方面的需要。為了確保工業(yè)自動(dòng)化控制模式的正常開(kāi)展，實(shí)現機械應用與計算機應用技術(shù)的協(xié)調發(fā)展，可通過(guò)優(yōu)化單片機內部結構程序或使用內部倍頻技術(shù)和瑣相環(huán)技術(shù)等，達到提升其運算和內部總線(xiàn)速度的目的。

　　1單片機脈沖信號采集

　　1.1單片機模擬信號采集

　　單片機系統采集器的信號有模擬電壓信號、PWM信號和數字邏輯信號等，其中，應用較廣泛的是模擬信號采集。模擬信號指的是電壓和電流，采用的處理技術(shù)主要有模擬量的放大和選通、信號濾波等。因為單片機測控系統有時(shí)需要采集和控制多路參數，如果對每條路都單獨采用一個(gè)較為復雜且成本較高的回路，就會(huì )對系統的校準造成較大影響，幾乎不能實(shí)現。因此，可以選用多路模擬開(kāi)關(guān)，方便多種情況下共用。但在選擇多路模擬開(kāi)關(guān)時(shí)，要注意考慮通道數量、數漏電流設計、切換速度、通導電阻、器件封裝、開(kāi)關(guān)參數的漂移性和每路電阻的一致性這幾點(diǎn)。信號濾波是為了減少或消除工作過(guò)程中的噪聲信號，濾波常用的有模擬濾波電路和數字濾波技術(shù)，后者在單片機系統中發(fā)展較快。

　　1.2隨機脈沖信號采集卡的設計

　　隨機脈沖信號采集卡的硬件組成主要有輸入輸出接口、單片機運行和控制、復讀采集和控制、信號重放和主機接口控制這五個(gè)電路模塊。該系統的主要硬件電路包括單片機主系統中的隨機脈沖放大和限幅電路、脈沖幅度、脈沖寬度測量電路、高速信號采集、存儲電路以及由EPLD等構成的控制信號電路等。單片機除了負責隨機脈沖信號的采集以外，還要將相關(guān)的數據與隨機脈沖數據組織成一個(gè)完整的信號數據結構。

　　1.3單片機脈沖信號采集優(yōu)化模式

　　單片機脈沖信號的采集應用必須要做好相關(guān)軟硬件的應用、采集模式等的剖析準備工作。在硬件系統中，需要主機板與接口板設備的配合。在應用軟件子系統過(guò)程中，要采用模塊化分區結構，確保脈沖信號的有效采集和處理。在單片機脈沖信號采集過(guò)程中，要注重對單片機CPU的選擇，確保其與接口板等設備相協(xié)調。優(yōu)化編制程序結構，使其滿(mǎn)足脈沖信號采集的需求。例如SOC單片機嵌入系統，該系統的應用效果良好，是單片微控制器設備的延伸。采集單片機脈沖信號時(shí)，需要單片微控制器的配合，才能應用多個(gè)微處理器協(xié)調接口板，實(shí)現CCL信號、信號、t信號等的應用。該模式要求單片機具有運作速度快、功耗成本低、處理效率高等特點(diǎn)，同時(shí)，要為軟件系統的運行提供穩定的工作環(huán)境，實(shí)現單片機脈沖信號采集的優(yōu)化，并確保整體系統硬件功能的正常使用。在對單片機脈沖信號采集模式進(jìn)行優(yōu)化設計時(shí)，要掌握硬件的運行環(huán)境。在脈沖信號采集處理過(guò)程中，要保障單片機應用系統的自檢模式、加源刻度模式等各個(gè)模塊的協(xié)調統一配合，保證軟件系統中不同軟件模塊之問(wèn)的正常運行，實(shí)現人機對話(huà)模式的優(yōu)化。通過(guò)優(yōu)化模塊結構應用，實(shí)現綜合運作效益的提升。通過(guò)對CCL信號的處理和對輸出模塊的分析，實(shí)現對周期性脈沖信號數據的收集和模擬量數據的輸出。在該模式中，信號是一種隨機信號，通過(guò)數字濾波技術(shù)中的中值濾波技術(shù)、加權濾波技術(shù)等的應用，獲取有效、準確的數據并消除誤差，提升薄層分辨能力。在系統試調中，要確保軟硬件之問(wèn)的有效適配，確保其調試環(huán)節的協(xié)調，滿(mǎn)足系統各功能需求，實(shí)現對單片機脈沖信號的有效采集和處理。

　　2單片機脈沖信號測量

　　2.1單片機脈沖信號測試儀

　　以單片機為核心的脈沖信號參數測試儀和控制裝置，具有體積小巧、便于攜帶、可拓展性較強的特點(diǎn)。例如C8051F340單片機，此種單片機具有較強大的集成模塊功能，簡(jiǎn)化了硬件電路設計。該測試儀主要包括顯示模塊、單片機模塊、按鍵模塊、電源模塊和信號調理電路模塊，軟件采用C51語(yǔ)言編程，主要由主程序、按鍵子程序、信號采集子程序、信號處理子程序、液晶顯示程序和中斷子程序等部分組成。此種單片機具有豐富的中斷資源，外部中斷和定時(shí)器溢出中斷子程序可完成電壓值、周期、頻率和占空比的測量。

　　2.2單片機脈沖信號測量采集方法

　　單片機脈沖信號的測量采用高電平寬度的方法，將四位數碼管用于顯示正脈寬度，利用單片機外中斷INT 1和定時(shí)器TI配合測量得出外脈沖高電平持續時(shí)問(wèn)。當ITN1腳出現下降時(shí)，進(jìn)入INT 1中斷服務(wù)程序來(lái)判斷脈沖位置。如果是第一個(gè)脈沖，則打開(kāi)計數器T1的開(kāi)關(guān);否則，關(guān)閉T1開(kāi)關(guān)。T1等到P3.4腳出現高電壓時(shí)開(kāi)始計數。主函數在關(guān)閉TI的情況下讀取TI計數值，并送達四位數碼管顯示。例如AT89C51單片機脈沖信號的測量，脈沖信號測量?jì)x用來(lái)測量脈沖的寬度、頻率等參數，主要由單片機、晶振電路設計、顯示電路設計和復位電路設計幾個(gè)部分構成。AT89C51具有低耗能、高性能且經(jīng)濟的微處理器，與MCS51的指令設置和芯片引腳可相互兼容。電路設計在外圍接一個(gè)晶振和一個(gè)復位電路，然后給單片機接上電源和接地就可開(kāi)始工作。在單片機運行工作中，時(shí)鐘電路在脈沖信號的測量中十分重要，各個(gè)部件的運行都以時(shí)鐘頻率為基準。利用時(shí)鐘電路提高單片機的時(shí)鐘信號，利用復位電路提高單片機的電平復位信號，顯示電路可顯示當前測量的脈沖寬度，按鍵電路負責測量脈沖信號。

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