基于c8051f020单片机的高性能多路定标器的研制

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1、第31卷第5期核技术Vol.31,No.52008年5月NUCLEARTECHNIQUESMay2008基于C8051F020单片机的高性能多路定标器的研制1,213111黄顺赵修良赵艳辉谢菊英俞红张美琴1(南华大学核科学技术学院衡阳421001)2(衡阳师范学院物理与电信科学系衡阳421008)3(南华大学电气工程学院衡阳421001)摘要采用扩展计数容量的软件计数方法、软件滤波抗干扰措施及修正晶振振荡偏差的软件定时补偿方法，使用C8051F020单片机和INTEL8254-2计数器芯片，设计了一个16路

2、的多路定标器。测试结果表明，该多4814路定标器定时准确度高、抗干扰能力强，而且性能稳定，多路定标器的计数容量最高达2–1(约2.8×10)、7-1最高计数率大于1×10s，这些主要技术性能都优于同类产品。关键词INTEL8254-2，C8051F020，计数容量，最高计数率，软件滤波中图分类号TL8227-1定标器是核辐射测量的基本仪器，常用的有北1×10s)。计数器设置在工作方式3，计数初值为京核仪器厂的BH1220自动定标器、FH463B智能0000H，即N为65536，能在0000H→FFFEH→…

3、→定标器和北京核海高技术有限公司的HY463HB自0002H→0000H全范围内循环计数，OUT输出端在6-1动定标器等。它们的最高计数率＜5×10s，最大计数值为N/2个CLK脉冲周期内为高，另一个N/28n[1]计数容量≤10。定时时间受拨字轮方式k×10的限个CLK脉冲周期内为低。8254-2的OUT端输出制，如定时为15s，就需10s和5s两次测量，甚进位信号，再经单片机进行软件计数来扩展计数容为不便。量。有些场合常需更高技术指标的多路定标器。本文介绍由C8051F020单片机和INTEL8254-

4、2计数器芯片设计的多路定标器。16路同时计数,最高计数7-148率＞1×10s，最大计数容量2–1，定时时间可设为h、min和s等。其设计充分发挥单片机软件优势，如在8254-2硬件计数器后，采用软件计数来扩展定标器计数容量；在考虑各种硬件抗干扰的基础上，图1多路定标器的结构框图采用单片机软件滤波抗干扰措施；在软件定时中，Fig.1Blockdiagramofthemultichannelscaler采用修正晶振振荡偏差的编程，提高定时准确度。C8051F020单片机是美国SiliconLabs公司的一款完

5、全集成的混合信号系统级芯片(SoC)。资源丰1基本构成富，最高速度为25MIPS。开发调试方便，可片内[2]JTAG在线调试。多路定标器的结构如图1所示。输入电路由倒C8051F020单片机作主控单元，对8254-2初始相器、甄别器和整形电路等组成。其中，甄别器以化和读取数据。通过RS-232串口与PC机通信，接比较器LM306为核心组件，16通道共用一个阈值收PC机发来的计数命令和定时时间参数，并把各调节电位器，阈值调节范围为0.1~5V。通道的计数值传送给PC机。用户界面编程采用计数电路(图2)有六块8

6、254-2可编程硬件计数VisualBasic，具有定时时间设置、各通道计数值显器(其中一块只用1个通道)。8254-2具有3个独立示、数据文档保存和打印等功能。的16位计数器通道，最高计数频率10MHz(即——————————————第一作者：黄顺，男，1971年出生，1996年毕业于湖南师范大学，现为南华大学硕士研究生，讲师，从事核电子学及核测控技术和单片机技术研究收稿日期：2007-12-20，修回日期：2008-03-02380核技术第31卷图2多路定标器的计数电路图Fig.2Circuitofth

7、emultichannelscaler2软件设计技巧2.2软件抗干扰措施2.1扩展计数容量的第二级软件计数方法为提高多路定标器的计数准确度和稳定性，设图3为多路定标器扩展计数容量的设计示意计过程中强化整个系统的抗干扰能力，使其适应复图。8254-2每一通道是16位计数器，最大计数216–1，杂的应用环境。在考虑各种硬件抗干扰的基础上，不能满足大计数容量的设计要求。为此，采用单片还采用单片机软件滤波抗干扰措施。机作为第二级软件计数器，对8254–2计数进位溢8254-2计数器工作在方式3，OUT端的高低变7-

8、1出信号(OUT端输出)进一步计数。对每一通道，单化较慢，如按最高计数率1×10s计，为32.768ms。6-1片机都使用4个字节存储器来进行软件计数，结合核信号平均计数率一般<1×10s，此时OUT端高/8254-2硬件计数器的16位，总的计数宽度达48位，低电平持续时间长达数百毫秒甚至数秒。在OUT4814即计数容量为2–1(约2.8×10)。以最高计数率端线路上如出现突变的干扰脉冲，会给第二级计数7-11×