基于at90s8515单片机的瞬变信号捕获与存储器

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1、基于AT90S8515单片机的瞬变信号捕获与存储器

2、第1摘要：介绍一种基于AT90S8515单片机的瞬变信号捕获与存储器。利用该单片机的高速性能，实现与高速A/D的连接，并将捕获信号由X轴、Y轴输出，显示在CRT上，同时实现数据的串口输出。当代科学研究的许多领域中，常会遇到如何捕捉单次瞬变信号的问题。对于单脉冲信号捕获、周期信号频谱分析等高速数据采集系统，通常都采用DMA技术实现。不论是由PC机内的DMA控制器芯片实现，还是由单片机结合DMA技术实现，500)this.style.ouseg(this)">其系统结构都比较复杂

3、；若采用通用DSP芯片开发该类仪器仪表，造价过高。故此，研制电路简单、实用廉价的高速数据采集系统是很必要的。本瞬变信号捕获与存储正是基于以上因素而设计的，它由AT90S8515单片机直接控制TLC5510高速A/D实现高速数据采集，采样速率高达8MHz，具有如下功能：·可捕获各种单次脉冲，最小脉宽可达1微秒。·可将捕获信号通过X轴、Y轴输出，在CRT上显示出来。·能实现超低频（1Hz以内）信号的稳定显示。·捕获信号的触发电平、宽度均可预置。该系统已应用于RLC电路暂态分析测量系统。1AT90S8515简介ATMEL公司新推出的

4、0系列单片机，内含高速闪存FLASH，是基于增强精简指令RISC结构的单片机，简称AVR单片机。该系列单片机在吸收PIC及8051单片机优点的基础上，作了重大改进，性能十分优异。AT90S8515是AVR中比较典型的一种，500)this.style.ouseg(this)">它用32个快速存取RISC寄存器代替累加器，避免啊传统的累加器与存储器间的数据传送；可在一个时钟周期内执行一条指令来访问两个独立的寄存器，代码效率比常规CISC微控制器快十倍；片内具有8K字节的FlashROM存储器，是8位单片机中第一种真正的RISC单

5、片机。AT90S8515引脚与MCS-51系列单片机的引脚兼容。有PA、PB、PC、PD四个8位并行口，其中PA、PC口具有I/O及AD总线功能，PB、PD口具有I/O及特殊功能复用特点；复位端RESET采用低电平复位，具有良好的抗干扰性能。AT90S8515运用Harvard结构概念，即对程序和数据带有不同的存储器和总线，通过单一级的流水线可对程序存储器进行访问。当执行某一指令时，下一指令被预先从程序存储器中取回，这使得指令可以在每一个时钟周期内被执行，如图1所示。AT90S8515有模拟比较器，它对正极PB2引脚（AIN0

6、）和负极PB3引脚（AIN1）的输入值进行比较。当PB2端的电压高于PB3端的电压时，模拟比较器输出（ACO）为1。比较器的输出可独发定时器/计数器T1的输入捕获功能；此外，比较器的输出可触发一个独立于模拟比较器的中断，用户可以选择比较器输出上升、下降沿触发中断。其方框图如图2所示，由ACSR寄存器实现对该比较器的设定。2系统构成系统构成如图3所示。采用AT90S8515单片机，输入信号经A/D转换后通过PA口送入单片机内的SRAM中，同时输入信号经PB3端引入到单片机的模拟比较器的负端，而该模拟比较器的正端（PB2）连到触发

7、电平电位器。500)this.style.ouseg(this)">SRAM中存放的采集数据从PC口送出经74LS273锁存后由D/A输出至Y轴。PC口亦送出X轴扫描信号，该信号通过另一片74LS273锁存后经D/A输出至X轴，如图4所示。每片锁存器的锁存是通过对PD6端的置位、复位而产生高低电平切换时的上升、下降沿触发实现的。通过PD0、PD1端与MAX232连接，由MAX232扩展出RS232串行通信口中，该口可把每次采集的数据送入PC机。通过PB、PC口亦设计了采集时长调整等控制界面。3硬件组成·单片机芯片采用ATMEL

8、公司的AT90S8515，片内有8K字节FLASHROM和512字节SRAM。设计使用工作时钟频率为16MHz，可以有60纳秒以下的指令周期。·A/D转换器采用TI公司的TLC5510芯片，转换精度8位并行输出，采集速率为20MSPS。采用模拟比较器触发中断，触发定时器T1，确定采集时长。·静态RAM静态RAM采用片内512字节SRAM。·串行口电路采用MAXIM公司的MAX232扩展出串行通信口。·D/A转换器500)this.style.ouseg(this)">采用NS公司的电流输出型DAC0832芯片，其电流稳定时间为

9、1微秒。它把74LS273的锁存数据经数据模转换后在X轴、Y轴输出。4工作原理4.1脉冲信号的捕获单片机系统开机运行后，根据捕获信号的幅度大小，调整好捕获触电平的值，再调整好捕获时长。当信号的幅度高于触发电平时，通过AT90S8515的模拟比较器产生中断请求，触发启动A/D转