单片微型机脉冲信号测试系统

　　摘要 描述了单片机控制的脉冲采集系统，介绍它的硬件组成及工作原理，并对其中关键技术进行了说明，该系统已交付用户使用，待使用中进一步完善。
   关键词单片机  瞬时脉冲  数据采集

　　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  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。
 

1 李秉操等．单片机接口技术及在工业　　控制中的应用．陕西电子出版社，1992  
2 詹树仁．GMS90单片机工作原理及其应　　用．武汉力源电子股份有限公司，1998 3  Product Selector Guide．Integrated Device　　Technology，Inc．，1995