【正文】 作原理以后，為了思路更清晰地對程序編寫，還應(yīng)該作出程序的總體框 圖，如圖 所示。程序的主體可以分為 4 個(gè)模塊：定時(shí)計(jì)數(shù)、采集數(shù)據(jù)、進(jìn)制轉(zhuǎn)換和數(shù)碼顯示 。 圖 頻率計(jì)系統(tǒng)總體框圖 4 51 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件連接及調(diào)試 本次課程設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)系統(tǒng)是根據(jù)老師提供的系統(tǒng)原件，自己焊接而成。焊接完成以后，首先燒寫控制 LED 發(fā)光二極管閃爍的程序后，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管是根據(jù)自己的設(shè)計(jì)而閃爍，燒寫程序控制發(fā)光數(shù)碼管顯示時(shí)，數(shù)碼管同樣是根據(jù)自己的設(shè)計(jì)而顯示的字符，說明本次 51 單片機(jī)的硬件焊接取得成功。 此次設(shè)計(jì)要求制作一頻率計(jì)系統(tǒng)，需要使用的硬件主要包括 51 單片機(jī)芯片， ZLG7290 數(shù)碼管管理芯片和數(shù)碼管。另外還是用到排線若干，下載線及1 s 定時(shí)開始同時(shí)開始計(jì)數(shù) 定時(shí)到讀取數(shù)據(jù) 十六進(jìn)制向十進(jìn)制轉(zhuǎn)換 數(shù)碼管顯示 4 電源線。其中 51 單片機(jī)硬件鏈接如圖 ， ZLG7290 芯片連接圖如圖 所示，數(shù)碼管連接圖如圖 所示。 51 單片機(jī)硬件連接圖 圖 ZLG7290 硬件連接圖 5 圖 數(shù)碼管硬件連接圖 5 單元程序的設(shè)計(jì) 1s 定時(shí) 本次設(shè)計(jì)選用定時(shí)器 T0 完成定時(shí)功能，選用方式 1 時(shí)最多也只能定時(shí)，顯然不 能滿足定時(shí) 1s 的要求，可以用下面這種方法解決：采用 T0 定時(shí) 10，連續(xù)循環(huán)定時(shí) 100 次即可完成 1s 定時(shí)，用一個(gè)計(jì)數(shù)單元 20H存放循環(huán)的次數(shù)，每一次循環(huán) 20H 單元自減 1，當(dāng) 20H 單元為零時(shí)則 1s 定時(shí)到時(shí)。 T1 計(jì)數(shù)程序 設(shè)計(jì)中 T1 采用計(jì)數(shù)功能，需要注意的一個(gè)問題是，輸入的待測時(shí)鐘信號的頻率最高可以達(dá)到 460800Hz，但計(jì)數(shù)器最多只能計(jì)數(shù) 65536 次，顯然需要對計(jì)數(shù)單元進(jìn) 行擴(kuò)展，擴(kuò)展的思路是除了計(jì)數(shù)器 T1 的 TH1 和 TL1 用于計(jì)數(shù)外，再選用一個(gè)計(jì)數(shù)單元 23H，每當(dāng)計(jì)數(shù)器 T1 溢出回零時(shí)產(chǎn)生中斷，中斷程序執(zhí)行 23H 單元自增 1，這樣，當(dāng)一秒到時(shí)時(shí)采集的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)， 23H 單元存放的是數(shù)據(jù)的最高位， TH1 存放的是數(shù)據(jù)的次高位， TL1 存放的是數(shù)據(jù)的最低位。當(dāng)然，這里所說的 “ 最高位 ”“ 次高位 ” 以及 “ 最低位 ” 都是針對十六進(jìn)制而言的。 T1 計(jì)數(shù)程序的流程圖如圖 所示。 6 圖 T1 計(jì)數(shù)流程圖 頻率數(shù)據(jù)采集 到 1s 定時(shí)時(shí)，存儲計(jì)數(shù)器 T1 以及擴(kuò)充計(jì)數(shù)單元 23H 記錄的數(shù)據(jù)即為輸入時(shí)鐘信號的頻率，為了保證記錄的頻率精確度，到 1s 定時(shí)后應(yīng)立即停止 T1的計(jì)數(shù)，因?yàn)橹噶畹膱?zhí)行也需要時(shí)間，并且待測的時(shí)鐘信號頻率越高，指令執(zhí)行所需要的時(shí)間就越不能忽略，這里采用的指令為 CLR TR1。 進(jìn)制轉(zhuǎn)換 從計(jì)數(shù)器采集到的頻率數(shù)據(jù)是十六進(jìn)制的，如果直接把這些數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管顯示顯然很不直觀，因此需要把這些數(shù)據(jù)向十進(jìn)制轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換的算法有兩種，第一種算法的思想是對該十六進(jìn)制數(shù)除以 100，商為百位，余數(shù)再除以10，再得到的商為十位，余數(shù)為個(gè)位。這種算法雖然程序的編寫非常簡單，開始23 H = 0T 1 初始化置初值 0計(jì)數(shù)開始計(jì)數(shù)溢出產(chǎn)生中斷23 H =23 H +11 s 到時(shí)否 ？采集數(shù)據(jù)NY結(jié)束 7 但是它的局限性也非常明顯，即它只能對不大于兩位的十六進(jìn)制數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對于大于兩位的十進(jìn)制數(shù)則無能為力。這次設(shè)計(jì)的頻率計(jì)頻率范圍遠(yuǎn)不止兩位十六進(jìn)制數(shù)就能記得下，所以這里采用第二種方法。 第二種方法算法的編程實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，但是可以對任意長度的十六進(jìn)制數(shù)向十進(jìn)制轉(zhuǎn)換。這種算法的基本思路是：第一步將最高位的高半字節(jié)提出來，除以 10，把商存儲起來，余數(shù)與最高位的低半字節(jié)組合成一個(gè)字節(jié)，再除以10，再存儲商，余數(shù)以此類推，直到 最后一次計(jì)算得到的余數(shù)即為十進(jìn)制數(shù)的個(gè)位；第二步把第一步存儲的商組合成一個(gè)字節(jié)，依次除以 10，仍然把每次得到的商存儲起來，以此類推最后一次得到的余數(shù)即為十進(jìn)制數(shù)的十位；以后也是以此類推得到十進(jìn)制數(shù)的百位、千位 ?? 以上算法必須要注意的一個(gè)為題是，每次得到的余數(shù)與低位的半字節(jié)組合成一個(gè)字節(jié)時(shí)，余數(shù)必須放在該字節(jié)的高半字節(jié)，否則計(jì)算錯(cuò)誤。該本次頻率計(jì)系待測的時(shí)鐘信號的最高頻率為 460800Hz，對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)為 70800H，這里就以 70800H 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)為例來說明這種算法。 第一步：用 7H 除以 10，商 0H 余 7H，把商 0 存儲在 24H 單元，余數(shù) 7H與下一個(gè)字節(jié) 08H 的高半字節(jié) 0H 組合成一個(gè)字節(jié) 70H。 70H 除以 10，商 BH余 2H，把商 BH 存儲在 25H 單元，余數(shù) 2H 與 8H 組合成一個(gè)字節(jié) 28H。 28H除以 10，商 4H 余 0H，把商 4H 存儲在 26H 單元，余數(shù) 0H 與 0H 組合成一個(gè)字節(jié) 00H。 00H 除以 10，商 0H 余 0H，把商 0H 存儲在 27H 單元，余數(shù) 0H與 0H 組合成一個(gè)字節(jié) 00H。 00H 除以 10，商 0H 余 0H，把商 0H 存儲在 28H單元，余數(shù) 0 即為所需十進(jìn)制數(shù)的個(gè)位。 第二步：把存儲在 24H 與 25H 單元的商組合成一個(gè)字節(jié) 0BH。 0BH 除以10，同第一步，存儲商，余數(shù)與下一個(gè)商組合成一個(gè)字節(jié)，再除以 10，一次類推得到十進(jìn)制數(shù)的十位 0。 第三步：方法同第二步，得到十進(jìn)制數(shù)的百位 8。 第四步：方法同第三步，得到十進(jìn)制數(shù)的千位 0。 第五步：方法同第四步，得到十進(jìn)制數(shù)的萬位 6 和十萬位 4。 最后得到了十進(jìn)制數(shù) 460800。 圖 詳細(xì)的展示了這種進(jìn)制轉(zhuǎn)換算法的過程。 8 圖 進(jìn)制轉(zhuǎn)換說明圖 數(shù)碼顯示 將采集到的頻率轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)后，還不能直接將這些數(shù)送給數(shù)碼顯示，因?yàn)槠叨蜭ED 數(shù)碼管內(nèi)部由 7 個(gè)條形 發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。本次設(shè)計(jì)所給數(shù)碼管十進(jìn)制數(shù)顯示代碼如下所示。 表 LED 十進(jìn)制字形顯示代碼表 將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的 LED 顯示的代碼，最容易實(shí)現(xiàn)的編程方法就是查表，因數(shù)碼( 23 H )= 07 H ( 22 H )= 08 H ( 21 H )= 00 H07 H / 10商 0 余 770 H / 10商 B 余 228 H / 10商 4 余 000 H / 10商 0 余 000 H / 10商 0 余 0 個(gè)位為 00 BH / 10商 1 余 114 H / 10商 2 余 000 H / 10商 0 余 000 H / 10商 0 余 0 十位為 012 H / 10商 1 余 880 H / 10商 C 余 880 H / 1