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单片机原理与应用课程设
计
脉冲周期的测量
学院名称： 电气信息工程学院 班 级： 07电子1Z 姓 名： 张秀银 学 号： 07311126
JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
目录
一、课程设计的目的和意义 (2)
二、程序设计的具体要求 (2)
三、程序设计的硬件连接 (2)
四、软件设计流程及描述 (5)
五、程序清单 (9)
六、调试与分析 (13)
七、课程设计的体会 (13)
八参考文献 (14)
一、程序设计的目的和意义
（1）目的：通过本次课程设计，巩固和加深“单片机原理与应用”中的理论知识，了解和应用单片机仿真系统，结合软硬件，基本掌握单片机的应用的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，并且提高自身查找和运用资料能力
（2）意义：通过本次课程设计，理论知识系统化，从中或得一些实战工作经验，提高个人与团体合作的能力。
二、程序设计的具体要求
利用单片机AT89C51单片机的T0、T1的定时/计数功能，完成对待测信号的周期进行测量，测量的结果通过8位动态数码管显示出来。
设计要求的技术指标有：
1、输入脉冲幅度：0-5v
2、周期量测量范围：0.1ms—50ms
3、测量精度：正负1%
4、显示方式：四位数字显示
三、程序设计的硬件连接h
1 总体框图
被测信号
晶振电路89C51
单片机控制器4位数码管显示
7407
列驱动
2 信号源的产生：
被测信号源用的是带RC电路的环形振荡器电路图
带RC电路的环形振荡器
电路如图所示。其中G4用于整形，以改善输出波形，R为限流电阻，一般取100Ω，。电位器R
w
要求不大于1KΩ。电路利用电容C充放电过程，控制D点电
压V
D ，从而控制与非门的自动启闭，。形成多谐振荡，电容C的充电时间t
w1
、
放电时间t
w2
和总的振荡周期T分别为：
t w1≈0.94RC, t
w2
≈1.26RC ，。T≈2.2RC
调节R和C的值，可改变输出信号的振荡频率。
以上这些电路的状态转换都发生在与非门输入电平达到门的阀值电平V
T
的时
刻。在V
T 附近电容器的充放电速度已经很缓慢，。而且V
T
本身也不够稳定，易
受温度、电源电压变化等因素以及干扰的影响。因此，电路输出频率的稳定性较差。
信号源电路由RC振荡器构成，电阻选510欧姆，电容选择0.1uf,，产生矩形波后通过非门整形，非门由与非门74LS00构成，实际电路中用到四个与非门，使得整形更好，波形更稳定。根据公式T=2.2*RC ,计算可得周期为112.2ms
3 数码显示电路
采用的为共阴极。
P0口来送段选信号，P0口内部并没有带上拉电阻，在接收数码管时需要在两者之间加一排阻，降低电流来保护P0口。利用了P2.0~P2.3来送位选信号即哪一个数码管来亮，且送低电平时有效，数码管用动态显示的方式来显示测量的周期值。
在单片机与数码管之间我们采用了7407来驱动，7407为位6输入高压缓冲器。
4 单片机
单片机使用12m的晶振
晶振和C1、C2组成振荡器，使单片机内部产生产生周期为1us的脉冲信号。
5 管脚接线图
管脚接线图
四、软件设计流程及描述
初始化
将测量转换为十进制数
拆为非压缩BCD数
调用显示子程序
1 主程序如下所示：
MAIN: MOV SP,#60H
MOV TMOD,#01H ;计数器T0工作在方式1
MOV TH0,#00H
MOV TL0,#00H ;计数器TO清零
MOV IE,#81H ;开总中断外部中断0
SETB TR0 ;T0允许计数且当外部中断输入为高时计数外部中断0为边沿触发
SETB IT0
外中断0服务子程序如下：
INTR_0: MOV 41H,TH0
MOV 40H,TL0 ;将计数器T0中的数转移到40H，41H中
MOV TH0,#00H
MOV TL0,#00H ;重新将定时器T0清零
QQ: RETI
2 数码转换
由于单片机显示的是10进制的数，所以需要将2进制数转换为10进制数来显示
二进制—十进制转换的流程图如下：
因为有16位的二进制，故循环次数为16次，放在R7中。38H37H中的十六位二进制数转换为十进制后放在34H35H36H单元中
开始
38H ←41H
37H ←40H
0→34H,35H,36H
16→R7
C(38H37H)左移一位（移出位bi在C中）
（34H35H36H）*2+C→（34H35H36H）
(十进制运算)
N
（R7）-1--〉=0？
Y
返回
3 压缩BCD码转换成非压缩BCD码
压缩BCD码有4位，所以需要将压缩BCD码转换为非压缩BCD码供8段数码管显示
USBCD:
MOV A,34H
CJNE A,#00H,PD ;判断第五位数值是否为0 为零则按四位有效值处理不为零按5位有效值处理
MOV R1,#35H ;当有4位有效效值时取后四位显示小数点加在第一位
MOV R0,#36H ;显示的是以ms为为单位的
MOV A,#00H
XCHD A,@R0 ;将36H中的低4位转换为非压缩BCD码存到30H
MOV 30H,A
MOV A,@R0
SW AP A
MOV 31H,A ；高4位转换为非压缩BCD码存到31H
MOV A,#00H
XCHD A,@R1 ；将35H中的低4位转换为非压缩BCD码存到32H
MOV 32H,A
MOV A,@R1 ；高4位转换为非压缩BCD码存到33H
SW AP A
ADD A,#10 ;加小数点显示（如果显示us为单位可以不加小数点）
MOV 33H,A
RET
PD: MOV R1,#34H ;当有5位有效值时取前四位显示小数点加在第二位
MOV R0,#35H ；将35H中的低4位转换为非压缩BCD码存到31H
MOV A,#00H
XCHD A,@R0 ；高4位转换为非压缩BCD码存到32H
MOV 31H,A
MOV A,@R0
SW AP A
ADD A,#10 加小数点显示（如果显示us为单位可以不加小数点）
MOV 32H,A
MOV A,#00H ；将34H中的低4位转换为非压缩BCD码存到33H
XCHD A,@R1
MOV 33H,A
MOV A,@R1
SW AP A
ANL 36H,#0F0H
MOV A,36H
SW AP A
MOV 30H,A
RET
4 数码管显示子程序
LEDS: MOV DPTR,#TAB ;显示千位
MOV A,U4
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,#0FEH ;位选信号第一个数码管
MOV P2,A
LCALL DELAY
MOV DPTR,#TAB ;显示百位
MOV A,U3
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,#0FDH ;位选信号第二个数码管
MOV P2,A
LCALL DELAY
MOV DPTR,#TAB ;显示十位
MOV A,U2
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,#0FBH ;位选信号第三个数码管
MOV P2,A
LCALL DELAY
MOV DPTR,#TAB ;显示个位
MOV A,U1
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,#0F7H ;位选信号第四个数码管
MOV P2,A
LCALL DELAY
RET
选用4个共阴极数码管显示，每个数码管的选通是由P2.0~P2.3来控制每位点亮时间为2048us,采用延时子程序，有四个数码管，用扫描的方式显示，每一个时刻只选通一个数码管。
不带小数点的0~9的数据对应表带小数点的0~9的数据对应表：
0 3FH 0 0BFH
1 06H 1 86H
2 5BH 2 0DBH
3 4FH 3 0CFH
4 66H 4 0E6H
5 6DH 5 0EDH
6 7DH 6 0FDH
7 07H 7 87H
8 7FH 8 0FFH
9 6FH 9 0EFH
5 延时程序
DELAY: MOV R7,#08H
DELA: MOV R6,#80H
DJNZ R6,$
DJNZ R7,DELA
RET
采用软件延时，延时时间为8*128*2=2048us
五、程序清单
下面的程序是本次课程设计的源程序：
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
AJMP INTR_0 ;外部中断低电平触发处理
ORG 0033H
MAIN: MOV SP,#60H
MOV TMOD,#01H ;计数器T0工作在方式1
MOV TH0,#00H
MOV TL0,#00H ;计数器TO清零
MOV IE,#81H ;开总中断外部中断0
SETB TR0 ;T0允许计数且当外部中断输入为高时计数外部中断0为边沿触发
SETB IT0
LOOPS: LCALL BCD ;二进制转十进制
LCALL USBCD ;压缩BCD码，转非压缩BCD码
LCALL LEDS
LCALL DELAY
LCALL LEDS
LCALL DELAY
LCALL LEDS
LCALL DELAY
LCALL LEDS
LCALL DELAY
LCALL LEDS
LCALL DELAY
LCALL LEDS
LCALL DELAY
LCALL LEDS
LCALL DELAY
LCALL LEDS
LCALL DELAY
LCALL LEDS
LCALL DELAY
LCALL LEDS
AJMP LOOPS ;循环处理显示
INTR_0: MOV 41H,TH0
MOV 40H,TL0 ;将计数器T0中的数转移到40H，41H中
MOV TH0,#00H
MOV TL0,#00H ;重新将定时器T0清零
QQ: RETI
BCD: CLR A ；十进制转换
;将41H 42H中的数值转换成BCD码分别按高低存储在34H 35H 36H中
MOV 38H,41H
MOV 37H,40H
MOV 34H,A
MOV 35H,A
MOV 36H,A
MOV R7,#16
LOOPS1: CLR C
MOV A,37H
RLC A
MOV 37H,A
MOV A,38H
RLC A
MOV 38H,A
MOV A,36H
ADDC A,36H
DA A
MOV 36H,A
MOV A,35H
ADDC A,35H
DA A
MOV 35H,A
MOV A,34H
ADDC A,34H
DA A
MOV 34H,A
DJNZ R7,LOOPS1
RET
USBCD:
MOV A,34H
CJNE A,#00H,PD ;判断第五位数值是否为0 为零则按四位有效值处理不为零按5位有效值处理
MOV R1,#35H ;当有4位有效效值时取后四位显示小数点加在第一位
MOV R0,#36H ;显示的是以ms为为单位的
MOV A,#00H
XCHD A,@R0 ;将36H中的低4位转换为非压缩BCD码存到30H
MOV 30H,A
MOV A,@R0
SW AP A
MOV 31H,A ；高4位转换为非压缩BCD码存到31H
MOV A,#00H
XCHD A,@R1 ；将35H中的低4位转换为非压缩BCD码存到32H
MOV 32H,A
MOV A,@R1 ；高4位转换为非压缩BCD码存到33H
SW AP A
ADD A,#10 ;加小数点显示（如果显示us为单位可以不加小数点）
MOV 33H,A
RET
PD: MOV R1,#34H ;当有5位有效值时取前四位显示小数点加在第二位
MOV R0,#35H
MOV A,#00H
XCHD A,@R0
MOV 31H,A
MOV A,@R0
SW AP A
ADD A,#10 ;加小数点显示
MOV 32H,A
MOV A,#00H
XCHD A,@R1
MOV 33H,A
MOV A,@R1
SW AP A
ANL 36H,#0F0H
MOV A,36H
SW AP A
MOV 30H,A
RET
LEDS: MOV DPTR,#TAB ;显示千位
MOV A,U4
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,#0FEH ;位选信号第一个数码管
MOV P2,A
LCALL DELAY
MOV DPTR,#TAB ;显示百位
MOV A,U3
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,#0FDH ;位选信号第二个数码管
MOV P2,A
LCALL DELAY
MOV DPTR,#TAB ;显示十位
MOV A,U2
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,#0FBH ;位选信号第三个数码管
MOV P2,A
LCALL DELAY
MOV DPTR,#TAB ;显示个位
MOV A,U1
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,#0F7H ;位选信号第四个数码管
MOV P2,A
LCALL DELAY
RET
DELAY: MOV R7,#08H ;延时程序
DELA: MOV R6,#80H
DJNZ R6,$
DJNZ R7,DELA
RET
TAB: DB 3fh, 06h, 5bh ,4fh , 66h ,6dh ,7dh, 07h, 7fh ,6fh
DB 0Bfh,86h,0DBh ,0Cfh, 0E6h,0Edh ,0Fdh ,87h ,0FFh ,0Efh
NOP
END
六、调试与分析
硬件调试：
将信号源的输出脚接在示波器上，并加上正负电源，观察波形，如果得到的波形不太好，可将74LS00的4个与非门全部串联，并将对应的周期记录下来。
软件的测试：
在软件测试的时候，将各子程序分别进行调试，数码管显示可先编一段小程序来验证，不能利用数码管显示的程序部分可以利用软件上添加观察程序来实现
观察结果是否正确。
分析与误差计算：
由于我们的理论值为T=2.2RC=112.2us，而我们实际测量得到的值为113ms，求得精度误差小于1%，符合测量要求。
七、课程设计的体会
在单片机应用系统设计时，必须先确定该系统的技术要求，这是系统设计的依据和出发点，整个设计过程都必须围绕这个技术要求来工作。在设计时遵循从整体到局部也即自上而下的原则。把复杂的问题分解为若干个比较简单的、容易处理的问题，分别单个的加以解决。在设计开始时，我们应根据应用的和设计要求提出设计的总体任务，绘制硬件和软件的总框图。将总任务分解成可以独立表达的子任务，这些子任务再向下分，直到每个子任务足够简单，能够直接而容易的实现为止。在程序调试时应按各个功能模块分别调试。
在程序设计时，正确合理的设计是非常重要的，比如说，有些执行程序以实时中断方式调用时，如果不正确的设计，有可能陷入无休止的中断申请，使程序无法正常工作。正确的程序设计包括程序的结构是否合理，一些循环结构和循环指令的使用是否恰当，能否使用较少的循环次数或较快的指令，是否能把某些延迟等待的操作改为中断申请服务，能否把某些计算方法和查表技术适当简化等。另外程序的设计要具有可扩展性，程序的结构要标准化，便于阅读、修改和扩充。
总体来说，此次设计是很有意义的，是提高学习效率和学习积极性的一种很有效的途径，这个过程中，我花费了很多的时间和精力，更重要的是，我在学会创新的基础上，同时还懂得合作精神的重要性，学会了与他人合作。同时在此次课程设计中还运用到以前学过的知识，虽然过去从未独立应用过他们，但在学习的过程中带着问题去发现效率很高，这是我在课程设计中的又一次收获。
参考文献：
《单片微型机原理应用与实验》
《程序设计》
《单片微机控制技术》
第一章绪论 §1－1研究本课题的意义 脉冲宽度的测量，实质是时间的测量，在生产和科学研究中，经常要测量时间，例如，完成第一生产工序所需要的时间，周期性信号的周期，激光测距和雷达测量目标距离，也是测量电磁波从目标反射回来的时间来确定目标的距离，运动物体行程的时间等等都说明时间测量的重要性。 §1－2时间测量的方法 常见的时间测量仪表有运动会上用的秒表和家庭用的时钟，个人用的手表，这些机械式仪表读数不太精确，分辨力不太高，例如手表的分辨力为秒百米赛跑的计时秒表也只能分辨到0.01秒，如果要测量微秒，机械式的秒表是办不到的，只有采用电子式仪表要测量。 §1－3电子计时的工作原理 随着电子技术的飞速发展，新的电子元器件的出现，为制造先进的仪器仪表奠定基础。电子计时器的工作原理是由一基准的时钟脉冲源，目前时钟频率可达到几千兆赫，如计算机的主振频率可达到几个GHz，它的一个周期的时间为零点几个毫微秒，用这种时钟脉冲来测量时间，其分辨力可达到10－9秒。 电子计时器的工作原理框图1－1所示，用一个门电路来控制时钟脉冲通过，例如用一个电子开关使门打开，使时钟脉冲通过门电路送到计数器，进行计数，经过一段时间发出一个信号使门电路关闭。无时钟脉冲通过，计数器停止计数，计数器计的数通过译码、显示器、显示电路及可用数字显示这段时间
时钟 脉冲 图1-1 计时电路框图 电子计数仪的优点：精度高、使用方便、读数直观、测量范围大，可远距离传输 §1－4时间测量仪的应用 数字式时间测量仪是生产和科学实验中不缺少的基本仪表，在测量速度、加速度、动量、冲量、频率和周期等方面都得到广泛应用。 第二章方案论证 §2－1设计任务 输入被测电压幅度：0.1～10V 输入信号的脉冲宽度≧100us 测量误差≦1% 可测量周期性信号的周期 §2－2脉冲宽度测量的工作原理 脉冲宽度的测量，实质上是时间的测量，其电路组成包括输入通道，时基电路、主控门电路、控制电路、计数与显示电路五大部分组成。如图2－1所示
单个阿秒光脉冲产生方法研究 自动化学院杨梅 201422070125 摘要：阿秒光脉冲可以作为超快测量的探针，将成为一种非常有潜力的测量手段。阿秒脉冲产生方法有多种，本题目主要研究其中的激光与等离子体相互作用产生阿秒光脉冲的方法。通常产生的阿秒光脉冲都是脉冲链，而测量中可能需要单个阿秒脉冲，因此本研究主要探索单个阿秒脉冲产生的方法。本研究主要利用PIC粒子模拟方法研究超强激光与等离子体作用时阿秒脉冲产生机制，进而探索如何通过对激光和等离子体的控制实现单个阿秒光脉冲。本文主要得到如下成果：研究了同一光强时，不同等离子体密度下的谐波辐射，研究发现密度增加时产生的阿秒脉冲对比度提高 关键词：高次谐波，等离子体，阿秒脉冲，超短脉冲激光 Abstract：Generation of high-order harmonics from laser-matter interaction is an important method to produce attosecond pulse. In the interaction of laser pulses with the surface of plasma, ultra-short wavelength radiation can be generated to obtain attosecond light pulse. Thus, laser-driven high-order harmonic generation is a hot topic in the high-field laser physics. In this thesis, we analyze the interaction of strong laser pulse with solid density plasma surface, and study the characteristics of high-order harmonic radiation using numerical methods with a PIC simulation. The main results are as follows: Harmonic generation with the same intensity, different plasma densities is studied. We find that the contrast ratio of the atto-second laser puase is improved when the density of the target is increased; We also analyze the mechanism of the generation of the quasi-single attosecond pulse and we conclude that it is in relation with the damage to the structure of the the target. Keywords: high-order harmonics, plasma, attosecond pulse, ultra-short laser pulse
郑州工业应用技术学院 课程设计说明书 题单片机脉冲信号测量 姓名： 院（系）：信息工程学院专业班级：计算 机科学与技术学号： 指导教师： 成绩： 时间：年月日至年月日
摘要 脉冲信号测量仪是一种常用的设备，它可以测量脉冲信号的脉冲宽度，频率等参数，并用十进制数字显示出来。利用定时器的门控信号GATE进行控制可以 实现脉冲宽度的测量。在单片机应用系统中，为了便于对LED显示器进行管理，需要建立一个显示缓冲区。本文介绍了基于单片机AT89C51的脉冲信号参数测量仪的设计。该设计可以对脉冲信号的宽度，频率等参数进行测量。 关键词：脉冲信号；频率；宽度；单片机AT89C51
目录 摘要............................................................... I 目录............................................................... II 第一章技术背景及意义 (1) 第二章设计方案及原理 (2) 第三章硬件设计任务 (3) 第四章软件结论 (12) 第五章参考文献 (13) 第六章附录 (14)
第一章技术背景及意义 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。由于单片机稳定可靠、物美价廉、功耗低，所以单片机的应用日益广泛深入，涉及到各行各业，如工业自动化、智能仪表与集成智能传感器、家用电器等领域。单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及带来的经济效益，更重要的意义在于，单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统的设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能，现在使用单片机通过软件就能实现了。随着单片机应用的推广普及，单片机控制技术将不断发展，日益完善。因此，本课程设计旨在巩固所学的关于单片机的软件及硬件方面的知识，激发广大学生对单片机的兴趣，提高学生的创造能力，动手能力和将所学知识运用于实践的能力。 中断功能是一种应用比较广泛的功能，它指的是当CPU正在处理某件事情的时候，外部发生了某一件事（如一个电平的变化，一个脉冲沿的发生或定时器计数溢出等）请求CPU迅速去处理，于是，CPU暂时终止当前的工作，转去处理所发生的事件。中断服务处理完该事件以后，再回到原来被中止的地方继续原来的工作，这样的过程称为中断。本文中用到了定时器T0溢出中断，以实现软件延时。脉冲信号测量仪是一种常用的设备，它可以测量脉冲信号的脉冲宽度，脉冲频率等参数。
Liaoning Normal University 题目：阿秒激光器 学院：物理与电子技术学院 专业：物理学（师范类） 学生姓名：陈思音(20111125020078) 张晓蕾(20111125020016) 何芳君(20111125020060) 指导教师：李成仁
2012年11月 阿秒激光器 [摘要] 超短脉冲激光正在进行着从飞秒(1fs=15 10-s) 10-s)向阿秒(1as=18 的跨越，这一跨越对激光原理和激光应用来说都有很重要的意义。文章主要介绍了阿秒脉冲的原理、测量方法以及阿秒激光器的应用和对科学发展的意义。 [Abstract] Ultrashort pulse laser is crossing from femtosecond(1fs=1015-s)to attosecond(1as=1018-s),the leap have significantly influence on Principle and Application of Laser.The article mainly introduces that the principle of attosecond pulses,the measuring method and the application of attosecond laser and its influence on the scientific development. [关键词] 超短脉冲、阿秒脉冲、高次谐波、应用、飞秒技术、振荡周期 一、引言 正如激光的发明引起了光学领域的一场巨大的革命一样，超短脉
雷达测速与测距 GZH 2016/3/29 系统流程图 模块分析 1 脉冲压缩 1.1 原理分析 雷达的基本功能是利用目标对电磁波的散射而发现目标，并测定目标的空 间位置。雷达分辨力是雷达的主要性能参数之一。所谓雷达分辨力是指在各 种目标环境下区分两个或两个以上的邻近目标的能力。一般说来目标距离不 同、方位角不同、高度不同以及速度不同等因素都可用来分辨目标，而与信 号波形紧密联系的则是距离分辨力和速度(径向)分辨力。两个目标在同一角 度但处在不同距离上，其最小可区分的距离称为距离分辨力，雷达的距离分 辨力取决于信号带宽。对于给定的雷达系统，可达到的距离分辨力为 （1.1） 其中c为光速，为发射波形带宽。 雷达的速度分辨率可用速度分辨常数表征，信号在时域上的持续宽度越大， 在频域上的分辨率能力就越好，即速度分辨率越好。 对于简单的脉冲雷达，，此处，为发射脉冲宽度。因此，对 于简单的脉冲雷达系统，将有 （1.2）在普通脉冲雷达中，由于信号的时宽带宽积为一常数（约为1），因此不 能兼顾距离分辨力和速度分辨力两项指标。 雷达对目标进行连续观测的空域叫做雷达的探测范围，也是雷达的重要 性能数，它决定于雷达的最小可测距离和最大作用距离，仰角和方位角的探 测范围。而发射功率的大小影响作用距离，功率大则作用距离大。发射功率 分脉冲功率和平均功率。雷达在发射脉冲信号期间 内所输出的功率称脉冲功 率，用Pt表示；平均功率是指一个重复周期Tr内发射机输出功率的平均值， 用Pav表示。它们的关系为 （1.3） 脉冲压缩（PC）雷达体制在雷达脉冲峰值受限的情况下，通过发射宽脉 冲而获得高的发能量，以保证足够的最大作用距离，而在接收时则采用相应
测量周期法。将被测量信号经过整形后转换成方波信号，利用单片机查询两个上升沿，在此 期间根据晶体振荡器产生的周期为 Tc的脉冲送计数器进行计数，设计数值为 N,则得被测量信号的周期值 Tx=Tc X N,然后取其倒数即为被测量信号的频率。 图1信号周期测量原理图 A点 波形 ----- 检测两个上升沿，对B信号 计数 B点 波形 图2频率测量计数波形示意图件头： /* ----------------------- 测量周期法的基本原理：在被测信号T内，对某一基准时间进行计数，基准时间与计数值的乘积便是被测周期? ------------------------- */ #i nclude"at89x51.h" #defi ne uint un sig ned int
uint count, period; bit rflag = 0; // 周期标志 void control(void) { TMOD = 0x09; //T/C0 为方式1, INTO为1是启动定时器IT0 = 1; // 脉冲方式(后沿负跳有效)进入中断 TH0 = 0;TL0 = 0; P1_0 = 0; P1_0 = 1; 、// 触发器清零 TR0 = 1; // 启动 T/C0 EX0 = 1; // 只开外部中断1 EA = 1; // 开总中断 } void INT_0(void) interrupt 0 using 1 //INTO 中断服务 { EA = 0; TR0 = 0; count = TL0 + TH0 * 256;// 取计数值 rflag = 1; // 设标志 EA = 1; main() {
\\ 单片机原理与应用课程设 计 脉冲周期的测量 学院名称： 电气信息工程学院 班 级： 07电子1Z 姓 名： 张秀银 学 号： 07311126 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
目录 一、课程设计的目的和意义 (2) 二、程序设计的具体要求 (2) 三、程序设计的硬件连接 (2) 四、软件设计流程及描述 (5) 五、程序清单 (9) 六、调试与分析 (13) 七、课程设计的体会 (13) 八参考文献 (14)
一、程序设计的目的和意义 （1）目的：通过本次课程设计，巩固和加深“单片机原理与应用”中的理论知识，了解和应用单片机仿真系统，结合软硬件，基本掌握单片机的应用的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，并且提高自身查找和运用资料能力 （2）意义：通过本次课程设计，理论知识系统化，从中或得一些实战工作经验，提高个人与团体合作的能力。 二、程序设计的具体要求 利用单片机AT89C51单片机的T0、T1的定时/计数功能，完成对待测信号的周期进行测量，测量的结果通过8位动态数码管显示出来。 设计要求的技术指标有： 1、输入脉冲幅度：0-5v 2、周期量测量范围：0.1ms—50ms 3、测量精度：正负1% 4、显示方式：四位数字显示 三、程序设计的硬件连接h 1 总体框图 被测信号 晶振电路89C51 单片机控制器4位数码管显示 7407 列驱动
2 信号源的产生： 被测信号源用的是带RC电路的环形振荡器电路图 带RC电路的环形振荡器 电路如图所示。其中G4用于整形，以改善输出波形，R为限流电阻，一般取100Ω，。电位器R w 要求不大于1KΩ。电路利用电容C充放电过程，控制D点电 压V D ，从而控制与非门的自动启闭，。形成多谐振荡，电容C的充电时间t w1 、 放电时间t w2 和总的振荡周期T分别为： t w1≈0.94RC, t w2 ≈1.26RC ，。T≈2.2RC 调节R和C的值，可改变输出信号的振荡频率。 以上这些电路的状态转换都发生在与非门输入电平达到门的阀值电平V T 的时 刻。在V T 附近电容器的充放电速度已经很缓慢，。而且V T 本身也不够稳定，易 受温度、电源电压变化等因素以及干扰的影响。因此，电路输出频率的稳定性较差。 信号源电路由RC振荡器构成，电阻选510欧姆，电容选择0.1uf,，产生矩形波后通过非门整形，非门由与非门74LS00构成，实际电路中用到四个与非门，使得整形更好，波形更稳定。根据公式T=2.2*RC ,计算可得周期为112.2ms 3 数码显示电路 采用的为共阴极。 P0口来送段选信号，P0口内部并没有带上拉电阻，在接收数码管时需要在两者之间加一排阻，降低电流来保护P0口。利用了P2.0~P2.3来送位选信号即哪一个数码管来亮，且送低电平时有效，数码管用动态显示的方式来显示测量的周期值。
北京捷尔仪表有限公司
仪表面板上有4个按键，通过4个按键可对仪表进行调试。调试菜单的语言可选。调试后，液晶屏显示测量值，透过玻璃视窗可以非常清楚地读出测量值。（ＪＥRD ８１面板示意图） [ ]键 -进入编程状态；-确认编程项；-确认参数修改。 -选择编程项；-选择编辑参数位；-参数项内容显示； -修改参数值；-选择显示模式 [ ]键 -退出编程状态；-退至上一级菜单； -运行时，测量值/回波波形切换。 OK K B 按键功能说明脉冲型雷达物位计操作说明 1 液晶显示 2 按键 Ｘ
使用面板上的四个按键可实现仪表的参数设置、调试及检测等功能。菜单结构可参见（附表1）。图中向右横箭头的过渡由键实现；向下的箭 键实现横箭头的向左过渡。 基本设置包括仪表的基本参数：低位调整、高位调整、物料性质、阻尼时间、输出映射、定标量单位、定标、盲区范围、传感器标签。 显示设置仪表的显示方式、显示内容、LCD 对比度。 诊断完成仪表的检验、测试功能。主要有：测量峰值、测量状态、选择曲线、回波曲线及仿真。 包括虚假回波、电流输出、复位、测量单位、语言、HART 工作模式、复制传感器数据及密码。 仪表基本信息如产品型号、序列号、生产日期、软件版本。 OK BK 编程说明编程菜单结构 基本设置 显示诊断 服务 信息 编程子菜单仪表在运行状态下按键进入编程状态，显示编程主菜单。每个参数编辑完成后，须用键确认，否则编辑无效。完成编辑后，按键退出编程状态，返回运行状态。在编程的任意时刻，可按键放弃编程，退出参数项编程状态。 当菜单进入字符/键改变该位字符/数字，直到所需字符/ /数字依次反黑，可对其它位编程，编程完毕，按键确认编程。 所需参数项处，按键确认编程。 OK OK BK BK OK OK 编程方法 参数编辑方法字符/数字参数编程 可选参数编程 基本设置包括主要仪表参数的设置，如量程、物料性质、阻尼时间等。在运行状态下，按键进入编程状态，液晶显示主菜单 OK 编程菜单说明1 基本设置 注：右上角数字为菜单号
单片机原理与应用课程设 计 脉冲周期的测量 学院名称： 电气信息工程学院 班 级： 08通信1w 姓 名： 戚张剑 学 号： 08313135 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
目录 一、课程设计的目的和意义 (3) 二、程序设计的具体要求 (3) 三、程序设计的硬件连接 (3) 四、软件设计流程及描述 (7) 五、程序清单 (12) 六、调试与分析 (16) 七、课程设计的体会 (16) 八、参考文献 (17) 九、装配图 (18)
一、程序设计的目的和意义 （1）目的：通过本次课程设计，巩固和加深“单片机原理与应用”中的理论知识，了解和应用单片机仿真系统，结合软硬件，基本掌握单片机的应用的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，并且提高自身查找和运用资料能力 （2）意义：通过本次课程设计，理论知识系统化，从中或得一些实战工作经验，提高个人与团体合作的能力。 二、程序设计的具体要求 利用单片机AT89C51单片机的T0、T1的定时/计数功能，完成对待测信号的周期进行测量，测量的结果通过8位动态数码管显示出来。 设计要求的技术指标有： 1、输入脉冲幅度：0-5v 2、周期量测量范围：0.1ms—50ms 3、测量精度：正负1% 4、显示方式：四位数字显示 三、程序设计的硬件连接h 1 总体框图 被测信号 晶振电路89C51 单片机控制器4位数码管显示 7407 列驱动
2 信号源的产生： 被测信号源用的是带RC电路的环形振荡器电路图 带RC电路的环形振荡器 电路如图所示。其中G4用于整形，以改善输出波形，R为限流电阻，一般取100Ω，。电位器R w 要求不大于1KΩ。电路利用电容C充放电过程，控制D点电 压V D ，从而控制与非门的自动启闭，。形成多谐振荡，电容C的充电时间t w1 、 放电时间t w2 和总的振荡周期T分别为： t w1≈0.94RC, t w2 ≈1.26RC ，。T≈2.2RC 调节R和C的值，可改变输出信号的振荡频率。 以上这些电路的状态转换都发生在与非门输入电平达到门的阀值电平V T 的时 刻。在V T 附近电容器的充放电速度已经很缓慢，。而且V T 本身也不够稳定，易 受温度、电源电压变化等因素以及干扰的影响。因此，电路输出频率的稳定性较差。 信号源电路由RC振荡器构成，电阻选510欧姆，电容选择0.1uf,，产生矩形波后通过非门整形，非门由与非门74LS00构成，实际电路中用到四个与非门，使得整形更好，波形更稳定。根据公式T=2.2*RC ,计算可得周期为112.2ms 3 数码显示电路 采用的为共阴极。 P0口来送段选信号，P0口内部并没有带上拉电阻，在接收数码管时需要在两者之间加一排阻，降低电流来保护P0口。利用了P2.0~P2.3来送位选信号即哪一个数码管来亮，且送低电平时有效，数码管用动态显示的方式来显示测量的周期值。
第三届全国原子分子光物理青年科学家论坛
高能量单阿秒脉冲光源产生、 高能量单阿秒脉冲光源产生 控制及应用
兰鹏飞
2013年10月27日
报告内容
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个人简历 主要研究工作 总结与讨论
学 习 工 作 简 历
?2000-2004： 2000 2004 华中科技大学，物理学院，学士 华中科技大学 物理学院 学士 ?2004-2009： 华中科技大学，国家光电实验室(筹)，博士 ?2009-2012： 华中科技大学，国家光电实验室(筹)，留校工作 华中科技大学 国家光电实验室(筹) 留校工作 ?2009-2011： 日本RIKEN， 国际特别研究员 ?2011-2013： 日本RIKEN， 协力研究员 ?2013-至今： 华中科技大学物理学院，教授 日本RIKEN， 客座研究员
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主要科研工作
阿秒脉冲量子控制新机制的研究 高能量单阿秒脉冲产生的实验研究
研究背景
Nobel Lecture: Passion for precision
Precision measurements have always appealed to me as one of the most beautiful aspects of physics. With better measuring tools, one can look where no one has looked before. More than once, seemingly minute differences between measurement and theory have led to major advances in f d fundamental t l knowThe k Th birth bi th of f modern d science i it lf is itself i intimately i ti t l linked li k d to t the art of accurate measurements.ledge.
——— Theodor W. H?nsch
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10-21s
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10-18 s
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10-15 s
ps p
10-12 s
Femtochemistry: A.Zewail
振幅和差单脉冲雷达振幅和差单脉冲雷达在自动测角中的应用 姓名： 学号： 2014-12-20 西安电子科技大学 信息对抗
摘要： 在雷达系统中，为了确定目标的位置，不仅需要知道距离参量，同时也需要知道目标的空间方位，为此需要知道目标的方位角和俯仰角。雷达测角的物理基础是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性。测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。在雷达测角中，为了快速地提供目标的精确坐标值，要采用自动测角的方法。自动测角时，天线能自动跟踪目标，同时将目标的坐标数据传送到计算机中。在自动测角系统中，有一种典型的方式——单脉冲自动测角系统。单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，单脉冲雷达的种类很多，最常用的是振幅和差单脉冲雷达。 关键字：雷达自动测角系统振幅和差单脉冲雷达 一、单脉冲雷达 什么是单脉冲雷达？ 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。 单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类（本次只研究振幅比较法）。它有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。在军事上主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。 二、振幅和差单脉冲雷达 振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。此次试验只研究和差式雷达。
摘要 脉冲飞行时间测量法是脉冲激光测距的关键技术，它广泛运用于激光测距。脉冲激光测距是通过测量激光脉冲发射信号（主波）和接收信号（回波）之间的时间间隔，就可以得知空间物体的距离。主波和回波被光电探测器接收，再放大整形后，通过门电路，开启和关闭计数器，计数器对基准脉冲计数，计得的脉冲数目就代表所要测的飞行时间。脉冲飞行时间的测量关键在于对回波信号的正确处理，其时间测量技术主要在于：采用时刻鉴别法判定计时点，时间间隔测量法测量主波和回波的时间间隔，模数转换技术提高测量精度、减小计时误差。本文设计的时间测量电路由光电探测电路、放大电路、阈值电路、门电路、LED显示电路、单片机主控制电路构成。各模块电路采用集成芯片，LED动态扫描显示，测时精度为1us。 关键词:单片机；脉冲激光测距；脉冲飞行时间；计数器；LED动态扫描
ABSTRACT Pulse flight time measurement method was the key technique that the pulse laser measured the distance, which was made use of in laser to measure to be apart from extensively. The pulse laser measuring the distance that passed to measure time interval between transmiting (main wave) and then receiving (reflection) , so the distance of the space object could be known. Both of main wave and reflecting wave were received by the photoelectric detector, then passed an electric circuit after enlarging again orthopedics to open and close to a count-machine , and a count-machine to count to the basis pulse, which was accounted of the pulse number which was the flight time. The key of the flight time measurement was the right processing of the reflecting wave, and its time measurement technique mainly lay in:Adopting time distinguishing judged to time point, time interval measurement measure between main wave and reflecting wave's interval, analog signals and digital signals conversion technique improved measuring accuracy and reduced the error of the measuring time. Time measurement circuit include the the photoelectric detecting circuit,enlarging circuit, the doorsill circuit,Logic circuit,LED circuit,Microcontroller active control circuit.Each mold circuit adopted integration chip, and the LED dynamic scan and manifestation, while measuring accuracy is 1us. Keyword:Microcontroller;The pulse laser measuring distance;the pulse flight time; the count-machine; the LED dynamic scan
微量重元素的相同厚度的轻元素标样,测重元素的强度和元素含量之间的工作曲线,以进行定量分析.但这种方法需要制备多种标样.目前商用无标样定量分析软件还不能应用于生物样品的分析,因此需要发展新的分析软件进行无标样定量分析. 参考文献 [1]Jans sens K.Microsc opi c X ray Flu orescence Anal ysi s.New York: Wiley,2000 [2]李学军等.物理,1993,22:553[Li X J et a l.W uli(Physics), 1993,22:553(in Chinese)] [3]刘亚雯.物理,1993,22:614[Liu Y W.Wuli(Physics),1993,22: 614(in Chi nese)] [4]赵利敏,冼鼎昌.物理,1997,26:312[Zhao L M,Xian D C.Wu li (Physics),1997,26:312(in Ch inese)] [5]Sparks Jr.C J.Synch rotron Radia ti on Research.Wini ck H,Don iach S(eds.).Ne w York:Plenu m Press,1980.459 [6]谢中信等.X射线光谱分析.北京:科学出版社,1987.76[Xie Z X e t a l.X ray S pectru m Analysis.Beiji ng:Scien ce Press,1987. 76(i n Chine se)][7]Blokhi n M A,Sh veitser I G.Hand b ook of X ray S pectroscopy.Mos co w:Science Pre ss,1982(i n Ru ssian) [8]Grieken R E Markowicz.Han db ook of X ray Spectrometry.Marcal Dek ker,Ne w Y ork:1993 [9]S mi th J V e t a l.In:Brown J D,Pack wood RH ed s.Proc.11th ICX OM.1986.163 [10]吴应荣等.核技术,1997,20:291[Wu Y R e t a l.Nu cl.Techn ol.,1997,20:291(in Chi nese)] [11]刘亚雯等.光谱学与光谱分析,1997,17:288[Liu Y W e t al. S pectroscopy an d Spectroscopic Analysis,1997,17:288(in Chine se)] [12]Engstrom P e t al.Nucl.Ins trm.me thods,1991,A302:514 [13]王夔等,生命科学中的微量元素(第二版).北京:中国计量 出版社,1996.13[Wan g K e t al.Trace Ele men ts in Li fe S cien ce. Beiji ng:Chinese Metrology Pre ss(Second ed iton),1996.13(i n Chi nese)] [14]Ki rb y R E et al.J.Vac.Sci.Techn ol.,1993,A11:2687 [15]沙因等.北京同步辐射装置年报,1998 1999,246[S ha Y et al.An nu al Reports of Beij ing S yn chrotron Rad iation Facilities, 1998 1999,246(in Chin ese)] 物理新闻 进入用阿秒的时间量级来测量物理现象 (Attosecond Physics Has Arrived) 最近在奥地利-加拿大-德国联合研究室以F.Krausz教授为首的研究小组第一次探测和测量到一个孤立的阿秒(10-18s)量级的脉冲.他们产生的这个脉冲的持续时间是650阿秒,其频率处于电磁波谱的软X射线范围.利用它能测量单个电子从原子内剥离的图像,这是一个阿秒量级的物理现象. 他们的物理实验以及其他许多研究组的工作(如:Bartels et a l.,Nature13July2000;Christov et a l.,Phys.Rev.Lett.11June 2001;Paul et al.,Science1July2001)表明,阿秒物理学已成为物理学中短时间尺度的前沿,在这一方面,它将代替飞秒(10-15s)的时间尺度.科学研究表明,不同的时间尺度可以研究不同的物理现象,正如当年的频闪光灯可以拍摄水滴在落下时的瞬间相片,飞秒级脉冲可以捕捉到在多原子或分子间进行快速化学反应过程的各种图像,而现在的阿秒级脉冲是拍摄和记录在原子内电子快速活动的各种图像的强有力工具. (云中客摘自维也纳科技研究所内部报告:011-43-1-58801-38711,29Nov.2001) 信息服务 微波材料及其应用2002国际会议预告 微波材料及其应用2002国际会议(Microwave Materials and Their Applications2002) 将于2002年9月1 3日在英国历史名城约克举行.该会议的目的是希望与会者能在微波材料的 研究、开发与应用等领域交流最新的进展.会议内容包括:(1)微波材料:制备、表征、新材料; (2)介电性质的模拟计算;(3)测量技术;(4)电磁场模型;(5)微波材料在通信、成像、生物领 域中的应用;(6)集成系统. 欢迎国内有关领域的同行参加.论文摘要截止时间为2002年4月10日.有关消息请查看http: https://www.doczj.com/doc/9313178225.html, MMA2002 ,或同大会主席R.Freer教授(E-mail:robert.freer@ https://www.doczj.com/doc/9313178225.html,)和N.Alford教授(E-mail:alfordn@https://www.doczj.com/doc/9313178225.html,)联系. 112 物理
脉冲多普勒雷达的总结 1、适用范围 脉冲多普勒（PD）雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力，有更强的抑制杂波的能力，因而能在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。 2、PD雷达的定义及其特征 （1）定义：PD雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。 （2）特征：①具有足够高的脉冲重复频率（简称PRF），以致不论杂波或所观测到的目标都没有速度模糊。 ②能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波，即频域滤波。 ③PRF很高，通常对所观测的目标产生距离模糊。 3、PD雷达的分类 图1 PD雷达的分类图 ①MTI雷达（低PRF）：测距清晰，测速模糊 ②PD雷达（中PRF）：测距模糊，测速模糊，是机载雷达的最佳波形选择 ③PD雷达（高PRF）：测距模糊，测速清晰 4、机载下视PD雷达的杂波谱分析 机载下视PD雷达的地面杂波是由主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波所组成的。 表1
多普勒中心频率变化范围特点 主瓣杂波①强度比雷达接收机的噪声强70-90dB ②与天线主波束的宽度 、方向角 、载机速度 、发射信号波长 有关 旁瓣杂波①当PD雷达不运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波在频域上相重合; ②当PD雷达运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波就分布在不同的频域上 高度线杂波①机载下视PD雷达做平行于地面的运动 ②在零多普勒频率处总有一个较强的“杂波” 无杂波区①恰当选择雷达信号的PRF，使得其地面杂波既不重叠也不连接 ②其频谱中不可能有地面杂波，只有接收机内部热噪声的部分 5、PRF的选择 （1）高、中、低脉冲重复频率的选择 ①机载雷达在没有地杂波背景干扰的仰视情况下，通常采用低PRF加脉冲压缩。 ②迎面攻击时高PRF优于中PRF。尾随时，在低空，中PRF优于高PRF ;在高空，高PRF优于中PRF。 ③交替使用中、高PRF的方法，或者再加上在下视时采用低PRF的方法，并在低、中PRF时配合采用脉冲压缩技术，将是在所有工作条件下得到远距离探测性能的最有效的方法。 （2）高PRF时重复频率的选择 ①使迎面目标谱线不落人旁瓣杂波区中: ②为了识别迎面和离去的目标： A、当接收机单边带滤波器对主瓣杂波频率固定时： B、当接收机单边带滤波器相对发射频率是固定时： 注：单边带滤波器的通带范围应从，单边带滤波器的中心频率是固定的，但偏离应为。6、PD雷达的信号处理系统 PD雷达的信号处理系统主要由单边带滤波器、主瓣杂波抑制滤波器、零多普勒频率抑制滤波器、多普勒滤波器组、检波积累、转换器和门限等部分组成，下面总结各组成部分的特点及其实现方法。 （1）单边带滤波器 特点：带宽近似等于脉冲重复频率fr, 一般设置在中频； 从回波频谱中只滤出单根谱线；
目录 第一章引言 第二章选题 2、1选题范围 2、2 选题要求 2、3方案选择 第三章硬件电路设计及描述 3、 1、系统各模块 3、2、硬件装备图 3、3.器件参数 3、4 管脚说明 3、5、硬件焊接 第四章软件设计流程及描述 4、1、软件设计流程图 4、2、系统总程序 4、3、系统总程序各模块 第五章调试与分析 5、1、硬件调试 5、2、软件调试 5、3、结果分析 第六章问题与解决方案 6、1、硬件部分 6、2、软件部分 第七章总结与体会 第一章引言 课程设计得目得与意义 本课程设计实在学完单片机原理及课程之后综合利用所学单片机只就是完成一个单片机应用系统设计并在实验室实现。该课程设计得主要任务就是通过解决一、两个实际问题,巩固与加深“单片机原理与应用”课程中所学得理论
知识与实验能力,基本掌握单片机应用电路得一般设计方法,提高电子电路得设计与实验能力,加深对单片机软硬知识得理解,获得初步得应用经验,为以后从事生产与科研工作打下一定得基础。 第二章选题 2、1选题范围 汇编语言程序编写、AEDK51HB单片机仿真机系统得使用,数码管显示、按键应用、定时器/计数器得应用、I/O口得应用、串行口应用及中断应用。 2、2 选题要求 在现有得单片机仿真机系统上掌握相关软硬设计与调试知识,根据所选择参考选题钟要求设计,焊接好硬件电路,正确得进行元器件得测试与调试,并在计算机上编写汇编程序,调试运行、配合硬件电路进行系统调试,并实现参考选题中要求设计得要求;写出课程设计报告,掌握设计方案中所涉及得软硬件得相关原理。 2、3方案选择 脉冲宽度得测量 (1)硬件技术指标 输入脉冲幅度:0-5V 脉宽测量范围:0、1-50ms 测量精度:1% 显示方式:四位数字显示 (2) 方案选择及工作原理 将脉冲信号从P3、2脚引入。将T0设为定时器方式工作。并工作在门控方式。初值TH0、TL0设为零。 在待测脉冲高电平期间,T0对内部周期脉冲进行计数。在待测脉冲高电平结束时,其下降沿向P3、2发中断,在外中断0得中断服务程序中,读取TH0、TL0得计数值,该值就就是待测脉冲得脉宽。随后清零TH0与TL0,以便下一脉宽得测量。 (3)系统实现功能 在电源正确接入得前提下,由RC震荡器产生信号从P3、2口输入,利用内部脉冲
第17卷 第5期2009年5月 光学精密工程 Optics and P recision Engineering V ol.17 N o.5 M ay 2009 收稿日期:2008-07-28;修订日期:2008-09-24. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(N o.50275040) 文章编号 1004-924X(2009)05-1046-05 脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量 宋建辉,袁 峰,丁振良 (哈尔滨工业大学自动化测试与控制系,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:考虑时间间隔测量对脉冲激光测距系统的意义,提出了一种新的高精度时间间隔测量方法。该方法在现场可编程门阵列(F PGA )中实现了脉冲计数法、多相采样法和延迟链法的结合。采用脉冲计数法对被测时间间隔进行/粗值0测量,保证大的动态测量范围。利用FPG A 内部锁相环产生N 路同频率,相位均匀分布的时钟信号作为计数时钟,基于等精度测频原理,将被测时间间隔的测时分辨率提高到T clk /N 。利用FlipFlop 锁存器形成延时链,对被测信号与相邻计数时钟的时间间隔进一步量化。该方法解决了传统多相采样技术中由于倍频次数高导致相移分辨率降低的问题,在不增加计数时钟和有限延迟链数量的前提下,得到较高测时分辨率。测试结果表明,该时间间隔测量模块的动态测量范围为163.8L s,测时过程相对较短,当进行多次重复测量时,测量的标准误差在71ps 以内,基本满足实际应用的精度要求。关 键 词:激光测距;时间间隔测量;多相采样;延迟链中图分类号:T N247 文献标识码:A High precision time interval measurement in pulsed laser ranging SONG Jian -hui,YU AN Feng,DING Zhen -liang (Dep ar tment of Automatic Testing and Control ,H arbin I nstitute of Technology ,H ar bin 150001,China)Abstract:T he hig h accuracy time interval measurement is a key technique to a pulsed laser r anging.In this paper ,a new high precision tim e interval m easurement m ethod combining w ith a pulse counting method,a m ult-i phase sam pling and a delay metho d is proposed to use in the mult-i level time interval measurem ent in a Field Pro gramm ing Gate Array(FPGA).The pluse counting metho d is used to rea-l ize the coarse counter to g uarantee a larg e dynamic rang e,and a Phase Locked Loop(PLL)in the FP -GA is used to generate the N clo ck pulses w ith the sam e fr equency and uniform distr ibution phase as counting clocks.Based on the equal precision frequency measuring ,the resolution of the time conver -sion is impr oved to T clk /N .M oreover,a latch Flip Flops is used to for m a delay chain to m easure the fine tim e interval.Experiments show that the proposed metho d has so lved the problem of the trad-i tional m ult-i phase sam pling appr oach,to w hich phase shift resolution is decr eased w ith the frequency increasing,so that the fine reso lution can be o btained by limiting delay lines and no increase of co unt -ing clo cks.T he test results show that the m aximum m easuring time of the module is 163.8L s,the conversio n tim e is short and the standard erro r of the m easur em ent is less than 71ps w hen repeated measurem ents ar e carried out,w hich can satisfy the requir em ents of higher precision systems.Key words:laser rang ing ;time inter val measurement;mult-i phase sampling ;delay line