基于ＭＣＳ一５１单片机定时精确控制的研究
朱蓉，（仲恺农业技术学院
郑建华
广东广州５１０２２５）
摘要：随着要求的提高，能精确定时对于ＭＣＳ一５１单片机在工业上的实际应用有着重要的意义。但是传统的软件定时方式由于时钟周期考虑不全容易引起累积误差，而采用定时器中断方式定时由于中断响应周期不确定性而产生的误差更具有非固定性的特点。文中从合理考虑各种指令执行周期、巧妙设置计数器初值、巧妙利用计数器溢出值、适时开关中断的角度出发给出了４种纠正上述各种误差的方法。最后认为还可以从硬件自身考虑来提高定时的精度。
关键词：单片机；精度；误差；定时
中图分类号：ＴＰ３６８．１文献标识码：Ａ文章编号：１００４—３７３Ｘ（２００５）１７一０３２一０３
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＴｉｍｅＰｒｅｃｉｓｅＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＭＣＳ一５１ＳＣＭ
ＺＨＵＲｏｎｇ，ＺＨＥＮＧＪｉａｎｈｕａ
（Ｚｈｏ“ｇｋａｉＡｇｒｏｔｅｃｈｎｉｃｈａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕａ“ｇｚｈｏｕ，５１０２２５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｉｍｐｒｏｖｉｎｇ．ＩｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒＭＣＳ一５１ＳＣＭｃａｎｃｏｎｔｒｏｌｔｉｍｅｐｒｅｃｉｓｅｌｙｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｂｕｔｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｏｆｔｗａｒｅｔｉｍｅｗｉｌｌａｒｉｓｅｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｔｉｍｅｃｙｃｌｅｉｓｎｏｔｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｐｅｒｆｅｃｔｌｙ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔ
ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｉｓｎｏｔｃｏｎｆｉｒｍｅｄ，ｔｈｅｅｒｒｏｒａｒｏｓｅｂｙｔｈｅｔｉｍｅｒｉｎｔｅｒｒｕｐｔｍｅｔｈｏｄｉｓｎｏｔｒｏｏｔｅｄ．Ｆｒｏｍｓｕｃｈａｓｐｅｃｔｓ
ａｓｐｒｏｐｅｒｌｙｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ
ｔｈｅｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｅｘｅｃｕｔｉｎｇｃｙｃｌｅ，ｓｋ订ｌｆｕｌｌｙｓｅｔｔｉｎｇｉｎｉｔｉａｌｖａｌｕｅ，ｄｅｘｔｅｒｏｕｓｌｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｏｖｅｒｆｌｏｗｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒ，ｒｉｇｈｔｌｙｏｐｅｎｉｎｇ—ｃｌｏｓｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｄｖａｎｃｅｓｆｏｕｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｔｏｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅｅｒｒｏｒ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄｔｈｅｐａｐｅｒｔｈｉｎｋｓｉｔｉｓｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｉｍｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｉｔｓｅｌｆ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ；ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ；ｅｒｒｏｒ；ｔｉｍｅ
在利用ＭＣｓ一５１单片机的控制系统中，常常要求有些定时或者延时控制，如定时输出、定时检测和定时扫描等。一般有如下２种方法‘“：软件延时，即让ＣＰＵ循环执行一段时间，以实现软件延时；利用ＭＣＳ一５１系列单片机硬件集成的２个１６位可编程定时／计数器。在一般低频率的应用中对时间控制精度要求低，而在高频实时控制应用中对时间控制精度要求高，但采用上述这两种方法来实现时间控制时却容易产生误差，因此本文着重分析了两种方法产生误差的原因，并给出了纠正误差的一些措施。
１软件延时误差的产生及纠正
大部分软件延时子程序都是采用ＭＯＶ，ＮＯＰ，ＤＪＮＺ指令构成多重循环来实现延时。由此延时时问主要与机器周期和延时循环次数有关。例如使用１２ＭＨｚ晶振，延时５０ｍｓ的程序如下：
ＤＥＬ：ＭＯＶＲ７，＃１２５；执行时需一个机器周期ＤＥＬｌＭＯＶＲ６，＃２００
ＤＥＬ２：ＤＪＮｚＲ６，ＤＥＬ２；２００×２＝４００肛ｓ（内部循环时间）ＤＪＺＥＲ７，ＤＥＬｌ；ｏ．４ｍｓ×１２５—５０ｍｓ（外部循环时间）ＲＥＴ；执行时需两个机器周期
在注释里给出了粗略的计算，其实他并不精确，因为他没有考虑到除“ＤＪＮＺＲ６，ＤＥＬ２”指令外其他指令的执
收稿日期：２００５一０５—１６
３２行时间，如果把其他指令的执行时间计算在内，实际的延时时间应为：
７１一（２丁机×Ｒ６＋７１机＋２丁机）Ｒ，＋丁机＋２丁机
（注：丁机为机器周期一１ｐｓ）即：
７１一［（４００＋１＋２）×１２５＋１＋２］×丁机一５０．３７８ｍｓ也就是说误差率为：ｏ．７５６％，如果用此延时程序来作一个电子时钟，则一天其延时误差可达：２４×６０×６０×Ｏ．７５％一６５３．１８４ｓ，显然这样的定时不符合工程实际要求，为此可做如下修改：
ＤＥＬ：ＭＯＶＲ７，＃１２５；执行时需一个机器周期ＤＥＬｌ：ＭＯＶＲ６，＃１９８ＮＯＰ；执行时需一个机器周期ＤＥＬ２：ＤＪＮＺＲ６，ＤＥＬ２
；１９８×２＋２—３９８弘ｓ（内部循环时间）ＤＪＺＥＲ７，ＤＥＬｌ
；（３９８＋２）×１２５＋１—５０．００１ｍｓ（外部循环时间）
ＲＥＴ；执行时需两个机器周期修改后的延时程序的延时时间为：
丁一［（３９８＋２）×１２５＋１＋２］×丁机一５０．００３ｍｓ也就是说误差率仅为：ｏ．００６％，显然修改后的延时程序的精度比修改前的高了１２６倍。基本上可以满足一般的需求。
但上述计算中均没有考虑到调用延时程序的指令所有的机器周期ＡＣＡＬＬ，ＬＣＡＬＬ都占用２个机器周期，在对于时间精度要求较高的情况下，必须将该调用指令所占用的时间考虑进去。另外软件延时程序在执行时，是以牺
万方数据
牲ＣＰＵ的工作来换取的，并且要绝对保证在执行延时程序时不能执行中断程序，否则将影响延时的时问，严重的将引起程序功能的紊乱，使得程序不能正常运行。并且随着时间的增大，采用软件延时办法的累积误差会越大，因此为了获得更精确的定时可以采用５１的定时器来定时。２定时器定时误差的产生及纠正
根据５１单片机定时器的工作原理，当定时器计数溢出时，便向ｃＰｕ发出中断请求。根据文献［２］可知，ＭＣＳ一５１单片机的最短中断响应时间为３个机器周期，其中中断请求标志位查询占１个机器周期，而这个机器周期又恰好时执行指令的最后一个机器周期，在这个机器周期结束后，中断即被响应，产生ＬＣＡＬＬ指令，而执行这条长调指令需要２个机器周期，这样中断响应共经历了３个机器周期。而在这些时间中定时器继续从。开始计数，因
此产生了３个机器周期的误差。
但是若定时器计数溢出时，而ＣＰＵ正在执行某指令，比如刚好开始执行ＲＥＴ，ＲＥＴＩ或者访问ＩＥ，ＩＰ指令，只有当ＣＰＵ执行完该指令后才能响应定时中断，因此定时的误差应该加上执行该指令所需的时间。而由于各指令都有对应的机器周期，因此这种误差将因ＣＰＵ正在执行指
令的不同而不同。
根据以上分析，定时器溢出中断与ＣＰＵ响应中断的
时间误差具有非固定性的特点。
可能出现误差的具体程序分析如下：
８０５１时钟：１２ＭＨｚ，设定Ｔｏ为方式１，１６位定时器，
定时１００ｐｓ，则装入时间常数理论计算如下：
Ⅳ＝６５５３５—１００一６５４３５
ＴＨ０一ＯＦＦＨＴＬＯ一９ＢＨ
当Ｔ０产生中断后，首先进入中断入口０００ＢＨ，执行以
下程序：
；（进入）Ｅｎｔｅｒ
Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ０ＲＧ
ＯＯＯＢｈＬＪＭＰ
ＩＮＴ
；＝一ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ＝一
ＩＮＴ：
ＰＵＳＨＡＣＣ
ＰＵＳＨ
ＰＳＷ
●●●●●●
ＭＯＶＴＨＯ．＃ＯＦＦＨＭＯＶ
ＴＬＯ，＃９ＢＨ
ＰＯＰＰＯＰＲＥＴＩ
ＰＳＷ
ＡＣＣ
由以上程序可以看出，当定时器Ｔｏ每一次中断后，在
完成语句：
ＭＯＶＴＨＯ．ＯＦＦＨＭＯＶ
ＴＬＯ．＃９ＢＨ
从重新装入时间常数开始计时起，产生的时间延迟最
少为：
４丁５＋２Ｔ５＋２Ｔｓ＋２Ｔ５＋２丁ｓ＋２Ｔｓ＝１４Ｔｓ
（注：实际应用中，可取进入中断为４瓦或５瓦，也可测试后调整，本例取４瓦。）
针对此类型的情况文献［３］给出了一种误差补偿的方法，但是比较繁琐，经过研究分析，现提出以下改进。
由前面分析可以知道，由于定时溢出到中断响应时间的延迟造成了定时的误差，而经过上面程序的计算已经初步知道了这个误差值，因此可以采用更改计数初值的方式来修正：
为实现精确定时，则实际装入的时间常数计算如下：
Ⅳ一６５５３５～１００＋（４＋２＋２＋２＋２＋２）一６５４４９
ＴＨＯ—ＯＦＦＨ
ＴＬＯ—ＯＡ９Ｈ
这样可以实现１００扯ｓ精确定时，若ＭＯＶ
ＴＨｏ，＃ＸＸ，
ＭＯＶＴＬｏ，＃ＹＹ前还有语句，则还要加上语句机器周期。
从另一个角度考虑，定时器溢出发出中断请求后，不管中断是否响应与否，计数器会从。开始继续计数直到下一次重新赋初值为止，从而造成定时误差ｎ］。因此对于此种延迟误差还可以在恰当选择定时器初值的基础上，巧妙使用０ＲＬ指令来消除。该方法的关键是选定定时器初值４位１６进制数的最低一位的值为ｏ，如选０ＤＣＡｏＨ，在中断程序中赋初值使用：
ｏＲＬ
ＴＬＯ．＃ＯＡＯＨ
ＭＯＶＴＨＯ，＃ＯＤＣＨ
这样在第二次赋初值时，最低４位被清ｏ。这样只要是在１６个机器周期内的累积误差都可以采用这种方法来消除。
不过从前面给出的这两种提高精度的方法中都忽视了一个问题，即当定时器溢出发出中断请求时，若ＣＰＵ正在执行同级或者更高优先级的中断服务程序，则他能需继续执行这些程序，而不能及时响应定时器的溢出中断请求。显然发生这种情况时前面所给出的两种误差消除方法均不能起到有效的作用，故可以采用在进入服务程序时关中断，并且从前面的分析也可知，定时器到下一次装初值前的一刻其计数值应为各种累积误差值，因此利用此计数值来修正下一次计数初值，以
达到提高精度的目的。可编写如下程序：
；（进入）Ｅｎｔｅｒ
Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ；
０ＲＧ
０００Ｂｈ
ＬＪＭＰＩＮＴ
；
；一＝＝ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ一一
ＩＮＴ：
ＣＬＲＥＡＣＬＲ
ＴＲＯ
ＭＯＶＡ，＃ＬＯＷ（２１６—１００＋７）
；禁止所有中断；停止定时器ＴＯ
；期望数的低位字节，Ｌ０ｗ表示取该数的低８位
ＡＤＤＡ，ＴＬｏ
；进行修正
ＭＯＶＴＬｏ，Ａ；重装载低位字节
ＭＯＶＡ，＃ＨＩＧＨ（２“一１００十７）
；对高位字节处理，ＨＩＧＨ表示取该数的高８位
ＡＤＤＣＡ，ＴＨＯ
ＭＯＶＴＨＯ．Ａ
ＳＥＴＢＴＲ０
；重启动定时器
３３
Ｓ
Ｓ
Ｓ
Ｓ
Ｓ
Ｓ
ＴＴＴＴＴＴ５２２２２２
一
．，
３
（
万方数据
ＳＥＴＢＥＡ；重开中断ＲＥｌ、Ｉ
在这一段程序中有４个地方值得注意：
（１）进人中断服务程序是关闭了中断，消除了在执行过程中受到其他更高优先级别的中断的干扰而产生的定时误差。
（２）ＴＨｏ和ＴＬｏ赋初值时并没有简单的采用ＭＯＶ语句，考虑了正常中断响应所需时间及其他的累积误差（这些时间积累在ＴＬｏ中）。
（３）考虑了在开关定时器之问的指令执行周期，共７个机器周期。
（４）由于利用到了定时器中的计数值，因此不能采用定时器工作模式２自动重装初值的方式，否则误差会更大，并且得不到控制。
３结语
对于短期延时可以采用软件延时的方法，即使得到修正，时间越长其累积误差也还是越大。而对于长时问延时和从ＣＰＵ的利用率来说还是采用定时器定时。使用上述的各种修正方法后基本能得到一个比较精确额定时。但是还有一些硬件方面的因素也应值得注意，比如，也应考虑晶体自身的精度、晶体的频率漂移误差。另外所选用的时钟频率越高误差就越小。
参考文献
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作者简介朱蓉女，研究方向为计算机应用、控制技术。
ｅ／；＼！／斗。乍、！—Ｎ．／｝占口、！石ｑ／；＼｝？吧／：吨／：、！—Ｎ，≈占‘＼！／：也似？也‘Ｎｙ；、Ｓ乍吧／Ｍ‘吨甜／；＼！／斗５｛＼！／；吨／玉｝代化／；＼｝？、！／；＼！／；＼｝；、！石乜乱，：、ｏ，：＼！／：℃／；＼巴锵｛＼！／：屯／：吨石Ｎ．／斗５口吧／；、５｛＼！／；也７沁？
（上接第２９页）
６５ｍＡ
６０ｍＡ
５５ｍＡ
５０ｒＥｌＡ
２０ｕＡ
１５ｕＡ
１０ｕＡ
５ｕＡ
ＯｕＡ
ｌ－５ｕＡ
Ｕ
５ｕＡ
０ｕＡ
．５ｕＡ
５ｕＡ
ＯｕＡ
．５ｕＡ
８０９０１００１１０１２０１３０１４０１５０１６０１７０
Ｔｉｍｅ／ｐｓ
图４功率消耗剖面图
作者简介赖坤锋男，１９７５出生，助工。求，因此在研发智能卡的同时，应熟悉每一种或合并的多种攻击方式，并应讨论出其相应对策，从而研发出更安全的智能卡。
参考文献
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ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ．ｃｏｍ／ｄｐａ／ｔｅｃｈｎｉｃａｌ／，１９９８．
［２］ＫｏｃｈｅｒＰ，ＪａｆｆｅＪ，ＪｕｎＢ．ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＰｏｗｅｒＡｎａｌｙｓｉｓ，ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＣＲＹＰＴＯ７９９［Ａ］．ＷｉｅｎｅｒＭＪ．ＬｅｃｔｕｒｅＮｏｔｅｓｉｎＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ｖ０１．１６６６，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ—Ｖｅｒｌａｇ，１９９９．
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ｏｆＳｔａｎｄａｒｄｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９９．
［４］ＪａｍｅｓＡｌｅｘａｎｄｅｒＭｕｉｒ．ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＳｉｄｅＣｈａｎｎｅｌＣｒｙｐｔａｎａｌｙｓｉｓ［Ｄ］．ＭａｓｔｅｒＴｈｅｓｉｓ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ
Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒｌｏｏ，Ｃａｎａｄａ，２００１．
也‘吨／；吨／斗５口＼！／斗｝言＼！石ｑ／｝５乍＼！／：吧石吨—飞／Ｍ，：吧／：＼！一＂似宁、！代‘吧／；吨—Ⅵ／池似卞冉；吧似聪，：＼｝ｏ也‘、｝’｝０７Ｍｔ七乱，；吨／；、５７吧‘Ｎ．／ｉ＼Ｓ一；乜礼／；＼’７也７ｉ也｛ｏ／≯ｏ唁吧／；＼！／；吨石也斗∽（上接第３１页）
４结语
综上所述，防火墙技术是静态的安全技术，而入侵检测系统作为动态的安全技术，弥补了防火墙的不足，只有两者相结合，才能真正提高企业网络的安全性和可靠性。
参考文献
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万方数据
基于MCS-51单片机定时精确控制的研究
作者：朱蓉， 郑建华， ZHU Rong， Zheng Jianhua
作者单位：仲恺农业技术学院,广东,广州,510225
刊名：
现代电子技术
英文刊名：MODERN ELECTRONICS TECHNIQUE
年，卷(期)：2005，28(17)
引用次数：3次
参考文献(4条)
1.梅丽凤.王艳秋.张军单片机原理及接口技术 2004
2.李华.孙晓明.李红青MCS-51系列单片机实用接口技术 2003
3.聂毅单片机定时器中断时间误差的分析及补偿[期刊论文]-微计算机信息(测控仪表自动化) 2002(4)
4.蹇兴亮单片机定时中断的精确定时编程方法种种[期刊论文]-单片机与嵌入式系统应用 2004(8)
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装备在舰艇上的火炮(主炮、付炮)指挥仪,其作用是通过平台罗经提供的我舰航向角、纵摇角、横摇角；计程仪提供的航速；雷达提供的目标方位角、目标距离；气象仪提供的风速、风向等数据。指挥仪根据计算公式快速自动地求出火炮的射击诸元(方位角、水平角和炮弹引信的点火时间)然后通过随动系统转动炮座；瞄准目标打击敌人。可见火炮指挥仪是舰艇火炮系统中的一个极重要组成部分。 为了保证火炮指挥仪始终处于良好的工作状态,指挥仪应经常进行维修保养,更需定时对其静态和动态精度进行测试。为进行此项工作,指挥仪制造厂或科研所对其生产的某种型号的指挥仪,通过一系列的综合测试,随装备给出该型指挥仪输出的射击诸元的动态和静态精度基准值。这种基准值一般是这样得到的,对一个被认为已调整到最佳状态的某型指挥仪,当目标和舰艇都处于静止不动时,给指挥议输入某一算题所规定的我舰航向,纵、横摇角(当然是不随时间变化的)目标方位、距离、水平角及风向、风速,经该指挥仪计算后得到一组射击诸元,通过多次实弹射击,证明其命中率为最高的那组射击诸元被称为该算题下的射击诸元基准值,并被储存在指挥仪的内存中。一般需选择多个典型的运动要素的算题,因此静态指挥仪的内存中会有多个算题的静态射击诸元基准值,以备静态精度测定时使用。
顾名思义动态精度的基准值是在舰艇和目标都处于各算题所规定的运动状态时所得到的射击诸元命中率最高的,而且此时纵、横摇角也应是随时间变化的。 在陆地或海上作指挥仪的静态、动态精度试验时,一般被称为陆上或海上联调,在过去,这种试验不但要求舰艇出航(动态试验),更要求启动相应的航海导航设备向被测指挥仪输入某算题所规定的航行要素,于是可得到一组该算题下的射击诸元,经与储存在指挥仪内部的基准值比较后以其差值称为被测指挥仪的静态差值,一般应对多个静态差值数据处理后可得到其静态误差,动态试验的方法类似。可见这是一种比较原始又极不经济的方法,生产厂或舰队修理所不但要配置一套价格并不便宜的导航设备,而且需各部门配合起来,启动运行才能解决问题,尤其在陆地进行动态精度测试时要准确地模拟出逼真的测试环境,其难度更可想象。 面对此种局面,很早以前海军就有研制“火炮指挥仪模拟信号源”的科研设想,但由于种种原因一直未能实现,随着当前计算机技术和电子器件的迅猛发展,这个设想已日趋成熟。不难设想指挥仪模拟信号源的研制成功,必将彻底改变过去指挥仪在联调时的技术落后局面,而且也将大大提高装备维修能力,对海军战斗力的提高是显而易见的。我们相信,随着火炮指挥仪综合信号源的研制成功,必将有利于深弹指挥仪,导弹指挥仪等一系列指挥仪信号源的开发研究工作,提高实践经验。 为使信号源能适应部队广泛装备的三种型号指挥仪(ZPJ-2型用于100毫米主炮,数字式ZPJ-4C型用于37毫米付炮,机电式ZPJ-4型用于37毫米付炮)联调工作的需要,科研组在调查研究统计归纳的基础上,了解到信号源应输出49路不同形式的信号,其中47路为电压形式的模拟量,2路为二进制的数字量,因此信号源的研制关键,主要是解决如何生成与被测指挥仪规格完全相同的电压信号
,这些信号有些仅仅只是幅值大小不同,这可以通过计算机编程合并为一,有些输出信号的负载是运算放大器,考虑这些情况,最终把信号源归纳为二个机柜,A机柜产生ZPJ-2型、ZPJ-4C型指挥仪所需13路模拟信号,B机柜产生ZPJ-4型所需的10路模拟信号,这几路信号通过单片机的切换,按指挥仪型号分时使用,故能完全解决上述三种指挥仪的检验、测试使用。 信号源采用如下两种轴角信号的模拟技术： 一、步进电机通过联轴节驱动旋转变压器或自整角机构成的电机组,根据轴转角的大小由主控机给出步进脉冲数,通过单片机切换到所要求的电机组驱动电机转动输出相应的信号,由于自整角机的激磁有50HZ和400HZ两种,旋转变压器激磁为400HZ,因此单片机还应控制激磁电压频率的切换,此种转换方法虽然体积、重量都较大,而且有电零位与机械零位的调整问题,但为了满足指挥仪的接口需要也就别无选择了。为了提高信号源的输出精度,对步进电机步距角的细分驱动技术作了较深入的分析,论文也提出了模拟细分和数字细分的各自特点及适用对象和工作原理,在给出了线性放大型和开关放大型两种细分驱动电路的基础上,重点介绍了运用软、硬件相结合的方法来实现细分功能的智能性模块,这就是采用功率场效应管构成具有较大输出功率的VMDS型步进电机驱动电路,阐明了该电路的工作原理及各电子器件的功能,与此同时对步进电机步距角的细分原理也作了必要的说明。在此基础上确定信号源拟选用的SH公司生产的57BYG096型步进电机和相应的SH-2H057M型驱动器,并对这两个信号源主要部件的性能、特点、使用、测试等方面作了较详细的说明。 二、对输出功率甚小的11路轴角信号拟采用固态发送的轴角模块技术,这种模块是一种全电子化的自整角机/旋转变压器信号的转换装置,该模块能把输入的二进制数字轴角转换成频率与参考电压相同于旋转变压器的激磁电压频率(400HZ),而幅值受轴转角大小调制的交流电压信号,信号的形式与旋转变压器的输出相同,模块内的正、余弦乘法器和相限器完成由参考电压变换成旋转变压器输出形式的电压,如果需要自整角机形式的输出电压,可在输出端再串接一个斯科特变压器。在数字轴角随时间的变化率较大时,将使模拟信号输出的动态性能变差,于是要求计算机向转换器送数的频率应大于转换器参考电压频率。可见此种发送轴转角的固态模块实际上也是一种具有特殊功能的D/A转换器；716所已研制出各种规格的此种模块,根据信号源的需要选用14位轴转角精度的模块(14SZZ)。 另外,如前所述在进行动、静精度检测时曾提到,被测指挥仪计算所得的射击诸元(模拟量)应通过回采反馈到主控机内与相应的射击诸元基准值进行比对,从而得到指挥仪的精度误差,为此需把反馈的模拟量转换成数字量才能进行。因此在信号源的反馈箱内有716所生产的相应型号的A/D转换固态模块(14ZSZ)。
信号源由主控计算机和7个单片机及23个独立的模拟信号发生器和5路采集反馈器所组成。7个单片机接受主控机的指令动作,构成主、从式计算机系统。具体结构是：对使用于100毫米主炮和数字式37毫米付炮指挥仪的信号源A柜,内有主控机1台(当然还应有电源、键盘和显示器),此外有第一个信号发送箱,内有1个单片机,6路固态发送模块：第二个信号发送箱,内有单片机1个,7路固态发送模块；在反馈箱内有3路采集模块,1个单片机。 对用于机电式37毫米付炮指挥仪的B柜内有主控机1台,第一个信号发送箱,内有1个单片机,用自整角机或旋转变压器加步进电机构成的电机组4个；第二个信号发送箱,内有单片机2个,3个电机组,3路固态发送模块；在反馈箱内有2路固态采集模块,单片机1个。 上述7个单片机因为都是完成相同的切换和与主控机之间的通信联络,因此其电路是完全相同的最一般的典型电路。故论文只对电路中的复位电路、监控电路、通讯电路作了较细致的介绍。对于整个信号源系统的软件设计,仅结合工作原理图阐明其工作过程,并在此基础上给出编制系统软件的工作流程图、主控机工作流程图、单片机工作流程图、动态检查流程图、静态检查流程图,另外还介绍了把主控机软件分成：系统设置、输入信号设定、运行控制、比较计算、串行口通讯、显示打印、联机帮助等七个模块,并对这七个模块的功能作了简要的分析和说明,为系统软件的编程实现模块化设计打下基础。 为了信号源能完成指挥仪的动态精度检查试验,由于动态检查的算题只给出敌我双方初始的运动参数,为此需根据运动学原理推导出二种常见的运动目标的计算公式,即给出雷达输出的作水平运动目标的运动参数初值:D-目标初始距离、qw-目标初始舷角、e-目标初始水平角；我舰的运动参数初值:Vw-我舰初速、Kw-我舰初始航向。求用递推方法解出以后每一时刻雷达对该水平目标应测得的随时间变化的运动参数,于是信号源可据此向指挥仪输出随时时间变化的模拟信号,从而实施动态检查的测试工作。同样也可导出雷达对海上目标的运动参数的递推算式。动态信号的滤波算法对信号源的意义在于指挥仪做动态试验时,需将存在各种随机误差的射击诸元,回采反馈到主控机内与基准值进行比较,若不对回采到的信号进行滤波处理,将会直接影响到回采信号的准确性和平稳性,从而影响求得的动态精度的可信程度,故论文对最简单且又最常用的最小二乘滤波和差量算法滤波作了一定深度的介绍,作为编制滤波程序的理论基础。
9.期刊论文李平.姬建伟.宋家友.鲁放.郭军伟.LI PING.JI JIANWEI.SONG JIAYOU.LU FANG.GUO JUNWEI基于单片
机的恒温式自动量热仪设计-微计算机信息2007,23(11)
量热仪是能源生产和能耗企业必备的重要测量仪器,其测量精度和效率直接影响着经济效益.为了提高量热仪的测量精度,整个量热系统的测温精度、准确性、稳定性等诸多方面都需要得到改善和提高.本文给出了采用单片机及铂电阻PT1000为核心器件的高精度恒温式自动量热仪设计.
10.会议论文史健芳单片机在提高测频精度中的应用1999
频率的测量日益受到人们的重视。该文讨论用单片机来实现频率的测量及消除计数误差提高测量精度的方法。
引证文献(3条)
1.张健毅.杨济民.孙明霞基于RTCC原理的精确定时研究与应用[期刊论文]-山东师范大学学报(自然科学版)
2009(1)
2.翟流顺.余江.王勇80C51单片机定时误差的研究[期刊论文]-科技信息 2008(35)
3.杨洪亮基于MCS 51单片机定时误差分析及纠正[期刊论文]-福建电脑 2006(12)
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