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基于单片机的脉冲信号采集与处理分析

单片机应用系统是通过核心CPU设备来显示工业领域各个设备环

节的系统。单片机的应用程序比较复杂，现代经济的发展对单片机的

应用提出了更高的要求，特别在当下机械加工、化工和石油工程等多

个领域，对单片机的各种性能要求十分高。而在我省工业自动化控制

领域中，缺乏相应的单片机技术体系，难以满足当下工程的数据采集、

计算机处理应用、数据通信等方面的需要。为了确保工业自动化控制

模式的正常开展，实现机械应用与计算机应用技术的协调发展，可通

过优化单片机内部结构程序或使用内部倍频技术和琐相环技术等，达

到提升其运算和内部总线速度的目的。

1单片机脉冲信号采集

1.1单片机模拟信号采集

单片机系统采集器的信号有模拟电压信号、PWM信号和数字逻辑信

号等，其中，应用较广泛的是模拟信号采集。模拟信号指的是电压和

电流，采用的处理技术主要有模拟量的放大和选通、信号滤波等。因

为单片机测控系统有时需要采集和控制多路参数，如果对每条路都单

独采用一个较为复杂且成本较高的回路，就会对系统的校准造成较大

影响，几乎不能实现。因此，可以选用多路模拟开关，方便多种情况

下共用。但在选择多路模拟开关时，要注意考虑通道数量、数漏电流

设计、切换速度、通导电阻、器件封装、开关参数的漂移性和每路电

阻的一致性这几点。信号滤波是为了减少或消除工作过程中的噪声信

号，滤波常用的有模拟滤波电路和数字滤波技术，后者在单片机系统

中发展较快。

1.2随机脉冲信号采集卡的设计

随机脉冲信号采集卡的硬件组成主要有输入输出接口、单片机运行

和控制、复读采集和控制、信号重放和主机接口控制这五个电路模块。

该系统的主要硬件电路包括单片机主系统中的随机脉冲放大和限幅

电路、脉冲幅度、脉冲宽度测量电路、高速信号采集、存储电路以及

由EPLD等构成的控制信号电路等。单片机除了负责随机脉冲信号的

采集以外，还要将相关的数据与随机脉冲数据组织成一个完整的信号

数据结构。

1.3单片机脉冲信号采集优化模式

单片机脉冲信号的采集应用必须要做好相关软硬件的应用、采集模

式等的剖析准备工作。在硬件系统中，需要主机板与接口板设备的配

合。在应用软件子系统过程中，要采用模块化分区结构，确保脉冲信

号的有效采集和处理。在单片机脉冲信号采集过程中，要注重对单片

机CPU的选择，确保其与接口板等设备相协调。优化编制程序结构，

使其满足脉冲信号采集的需求。例如SOC单片机嵌入系统，该系统的

应用效果良好，是单片微控制器设备的延伸。采集单片机脉冲信号时，

需要单片微控制器的配合，才能应用多个微处理器协调接口板，实现

CCL信号、信号、t信号等的应用。该模式要求单片机具有运作速度

快、功耗成本低、处理效率高等特点，同时，要为软件系统的运行提

供稳定的工作环境，实现单片机脉冲信号采集的优化，并确保整体系

统硬件功能的正常使用。在对单片机脉冲信号采集模式进行优化设计

时，要掌握硬件的运行环境。在脉冲信号采集处理过程中，要保障单

片机应用系统的自检模式、加源刻度模式等各个模块的协调统一配合，

保证软件系统中不同软件模块之问的正常运行，实现人机对话模式的

优化。通过优化模块结构应用，实现综合运作效益的提升。通过对

CCL信号的处理和对输出模块的分析，实现对周期性脉冲信号数据的

收集和模拟量数据的输出。在该模式中，信号是一种随机信号，通过

数字滤波技术中的中值滤波技术、加权滤波技术等的应用，获取有效、

准确的数据并消除误差，提升薄层分辨能力。在系统试调中，要确保

软硬件之问的有效适配，确保其调试环节的协调，满足系统各功能需

求，实现对单片机脉冲信号的有效采集和处理。

2单片机脉冲信号测量

2.1单片机脉冲信号测试仪

以单片机为核心的脉冲信号参数测试仪和控制装置，具有体积小巧、

便于携带、可拓展性较强的特点。例如C8051F340单片机，此种单片

机具有较强大的集成模块功能，简化了硬件电路设计。该测试仪主要

包括显示模块、单片机模块、按键模块、电源模块和信号调理电路模

块，软件采用C51语言编程，主要由主程序、按键子程序、信号采集

子程序、信号处理子程序、液晶显示程序和中断子程序等部分组成。

此种单片机具有丰富的中断资源，外部中断和定时器溢出中断子程序

可完成电压值、周期、频率和占空比的测量。

2.2单片机脉冲信号测量采集方法