脉冲宽度测量与显示的方法有哪些

　　脉冲宽度的测量方法有几种。最常用的脉冲宽度有W_（pp）（两峰值点的间距）、W_（50）（最高峰值强度50%处的宽度）和W_（10）（最高峰值强度10%处的宽度）。另外，还有测量两个最外成分各自强度50%处的宽度W_（c50）和各自强度10%处的宽度W_（c10）。

　　要实现脉冲宽度的测量，再把测量值用数码管显示

　　为了实现这一功能我们大致把整个系统分为以下几个模块：

　　1. 振荡器模块：产生某一特定振荡频率的时钟，一般要求这一频率较高，本题要求精度为10us，所以采用100kHZ的振荡频率即可。

　　2. 计数器模块：对振荡脉冲进行计数，用待测脉冲信号作为使能输入（或开关），这样就可以记录下脉冲有效的时间，计数值乘以10us即为待测脉冲宽度。

　　3. 译码显示模块：题目中要求用数码管显示6位测量值，分别完成译码和数码管的静态显示或是动态扫描输出即可。

　　框图如下：

　　

　　方案一：运用CD4518（BCD码全加器）的级联来实现计数，CD4511七段译码，555多谐振荡器提供100kHZ频率，待测信号输入到计数器使能。 电路连接图如下：

　　

　　上述方案为数码管静态显示。优点为方案简单无需编程，只需要组合逻辑与时序逻辑即可完成。缺点为硬件电路的连线过于复杂上容易出错且很难排除故障，另一个问题在于使用的外接振荡源精度不是很高，势必带来不小的误差。此方案理论上可行，由于实际操作带来的不方便，我们考虑了后面一种方案。

　　方案二：利用单片机门控位实现脉冲宽度测量。基本思路为：

　　利用单片机内部定时器的GATE信号，对于定时器T0来讲，如果GATE=1，则用软件把TR0置1，且INT0为高电平时可以启动定时器T0，所以我们就把被测脉冲信号从INT0端输入，使其上升沿触发启动T0计数，下降沿停止T0计数。定时器数值乘以机器周期即为脉冲宽度。电路连接图如下：

　　

　　可以看出，电路结构由以下部分构成：

　　1. 振荡模块：12MHZ晶体振荡器，由XTAL1和XTAL2接入单片机。

　　2. 单片机控制模块：AT89S51单片机实现控制，主要任务是对其进行必要的编程设计。

　　3. 输出显示模块：由数码管动态扫描显示，注意P0需要外接上拉电阻。 另外，还有一个异或门电路是用来实现选择测量正脉冲还是负脉冲。

　　

　　和前一方案相比可以发现，这样的方案要比用组合时序逻辑连线简单，而且较容易查错。单片机内部有定时器计数器，就可以使用相同的原理来对脉冲宽度进行测量，所以说使用单片机编程实现控制也是可行的，所以，下面就针对方案二的程序进行进一步的分析。

　　程序设计及分析：

　　51单片机的计数功能我们已经很熟悉了，但是我们也知道不论是哪种方式的计数，其最大值也只能计65535，而本次设计要求要计的范围是0到99.99ms，这就意味着超出了计数器的量程，解决方案也有两个。第一种，使用两个计数器配合实现计数位的扩展。第二种，使用中断服务程序，也可以实现扩展。这里我们选择使用中断服务程序的方法。以下是该设计的中断服务程序：

　　T0INT： PUSH ACC

　　MOV TH0，#00H

　　MOV TL0，#00H

　　MOV A，COUNT+1

　　ADD A，#01H

　　MOV COUNT+1，A

　　MOV A，COUNT

　　ADDC A，#00H

　　MOV COUNT，A

　　POP ACC

　　RETI

　　考虑到单次测量可能会带来较大的误差，我们采用次测量取平均的方法，方便起见，我们使用两个计数器共32位计数值，对连续脉冲测量256次，只显示其高24位，低8位舍掉不显示，这样就巧妙地实现了测量256次取平均的效果。

　　另外，因为外部电路省掉了译码的部分，所以必须在单片机内部完成译码功能，在译码之前首先还必须经过一次转码，即把2进制码转换成可以由数码管显示的码。这里用循环移位的方法把所有测量位都连了起来。然后再转换成BCD码存放。最后还有显示的子函数就实现把BCD码转换成7段码，显示程序如下：

　　DISPLAY： MOV R0，#70H

　　MOV R3，#01H

　　NEXT： MOV A，#00H

　　MOV P1，A

　　MOV A，@R0

　　MOV DPTR，#LABLE1

　　MOVC A，@A+DPTR

　　MOV P0，A

　　MOV A，R3

　　MOV P1，A

　　LCALL DELAY

　　INC R0

　　JB ACC.5，EXIT

　　RL A

　　MOV R3，A

　　SJMP NEXT

　　EXIT： RET

　　LABLE1： DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH

　　DB 6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71H，00H，73H

　　DELAY： MOV R7，#02H

　　DEL1： MOV R6，#0FFH

　　DEL2： DJNZ R6，DEL2

　　DJNZ R7，DEL1

　　RET

　　END