【文章內(nèi)容簡介】 中斷，主要是每隔 50ms中斷一次，當(dāng)中斷 20次即一秒時，進入中斷中的子程序，禁止 T1 的計數(shù)，禁止中斷，讀出計數(shù)的數(shù)值，然后將計數(shù)器的高位低位清零，為下一 次計數(shù)做準(zhǔn)備。 若經(jīng)過初步測量的頻率大于 500HZ，則直接對初測的頻率進行顯示。同時設(shè)置中斷標(biāo)志位，允許外部中斷 1 中斷，好開始下一次的測量。 若經(jīng)過初測的頻率大于 10Hz 且小于 500Hz,則進入測頻和多周期輪流顯示。此為了凸顯多周期測頻的優(yōu)越性，先顯示直接測頻的數(shù)值，延時 1 秒，進入多周期測量程序中。 若經(jīng)過初步測量的頻率小于 10Hz，則進入測周法測頻中，先測周初始化，開中斷，測頻率，在顯示。 如果沒有輸入頻率，則不顯示數(shù)字。 初始化單元 初始化中因用到了定時器 /計數(shù)器，下面介紹一下其功能。 MCS51 有兩個十六位定時 /計數(shù)器 T0、 T1，可以用作定時器或外部事件計數(shù)器，并有四種工作方式。 定時 /計數(shù)器方式控制寄存器 TMOD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 結(jié)束 TMOD 的低四位為 T0 的方式字，高四位為 T1 的方式字。 TMOD 不能位尋址，必須整體賦值。 TMOD 各位的含義如下： 工作方式選擇位 M M0， M M0 的狀態(tài)決定定時器的工作方式： M1 M0 功能說明 0 0 方式 0 為 13 位的定時 /計數(shù)器 0 1 方式 1 為 16 位的定時 /計數(shù)器 1 0 方式 2 為常數(shù)自動重裝入的 8位定時 /計數(shù)器 1 1 方式 3 T0 在該方式時成為兩個 8 位定時 /計數(shù)器， T1 在該方式時停止計數(shù) C/T=0 為定時器方式。 C/T=1 為外部事件計數(shù)器方式。 GATE： GATE 為 1時，定時器的計數(shù)受定時運行控制位和外部引腳輸入電平的控制（ TR0 和 INT0 控制 T0的運行， TR1 和 INT1 控制 T1 的運行）， GATE 為 0時定時器計數(shù)不受外部引腳輸入電平的控制，而只受運行控制位（ TR0、 TR1）的控 制。 測頻的初始化：根據(jù)直接測頻的原理，即在一秒內(nèi)計數(shù)信號脈沖的個數(shù)，所以直接測頻主要用到單片機的計數(shù) /定時功能，初始化首先不開啟總中斷，不開啟定時器，設(shè)置 T1 為 16 位計數(shù)器， T0 為 16位定時器 ，定時常數(shù)為 50ms，計數(shù)高位低位清零，電子開關(guān)斷開，其他初值為 0。具體如下： void start() //測頻的初始化 IE=0。//不允許中斷 TR0=TR1=0。//不開啟定時器 TMOD=0x51。//T1 為 16位計數(shù)器， T0 為 16 位定時器 TH0=(6553650000)/256。 TL0=(6553650000)%256。//定時常數(shù) 50ms TH1=TL1=0。 P13=1。//電子開關(guān)斷開 ET0=1。//允許 T0中斷 step=0。//測頻狀態(tài) t0_enable=0。//測頻初值 ex0_enable=0。//外中斷初值 ex1_enable=0。 IT0=0。 times=0。//測頻初值 多周期測頻初始化：根據(jù)多初期測頻的原理，會使用到單片機的內(nèi)部定時器功能，計數(shù)器功能，此二者均需同時受軟件和硬件同時控制。還有外部中斷。類似直接測頻初始化，首先不開中斷，不開啟定時器，設(shè)置 T1為 16位計數(shù) 器，硬件啟動， T0 為 16為定時器，內(nèi)部計數(shù)，硬件啟動 。 P17為 0，不啟動 T0 和 T1。同樣設(shè)置定時 50ms,P13=0開啟電子開關(guān)，允許 D 觸發(fā)器的輸出作為外部中斷的輸入信號。具體如下： void start1()//多周期測頻初始化 IE=0。//不支持中斷 TR0=TR1=0。//不開啟定時器 TMOD=0xD9。//T1 為 16位計數(shù)器，硬件啟動， T0 為 16為定時器，內(nèi)部計數(shù)，硬件啟動 START=0。//P17 為 0，不啟動 T0 和 T1 TH0=(6553650000)/256。 TL0=(6553650000)%256。 TH1=TL1=0。 step=1。//多周期標(biāo)志 ex0_enable=0。 t0_enable=0。 ex1_enable=0。 IE=0x82。 IT0=0。 times=0。 P13=0。 P11=0。 P10=0。 } 測周初始化：根據(jù)測周法的原理，需要用到計數(shù)器與外部中斷。具體實現(xiàn)如下： void start2()//測周初始化 { IE=0。 TR0=TR1=0。 TMOD=0x01。//定時器 0內(nèi)部計數(shù) TH0=(6553650000)/256。 TL0=(6553650000)%256。 step=2。 //開始測周 ex0_enable=0。 t0_enable=0。 ex1_enable=0。 times=0。 P13=0。 //允許電子開關(guān)選擇 T1 信號去觸發(fā)中斷 P11=0。 P10=1。 IT0=1。//外中斷 0下降沿觸發(fā) EX0=1。//允許外中斷 0中斷 ET0=0。//禁止 T0中斷 flag=0。 中斷程序單元 MCS51 有 5 個中斷源：兩個外部中斷是 0INT 、 1INT （ 、 ） 上輸入的外部中斷事件，低電平或負跳變有效，在每個機器周期的 S5P2 狀態(tài)采樣，并置位 TCON中的 IE0 和 IE1 中斷請求標(biāo)志位：三個內(nèi)部的中斷源，他們是定時器 /計數(shù)器 T0、 T1的溢出中斷源和串行口的發(fā)送接收中斷。 中斷控制器寄存器 TCON 的各位（可位尋址）： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TR0：計數(shù) /定時器 T0運行控制位。 IE0：外部中斷 0請求 源標(biāo)志。 I IT0：外部中斷源 0 觸發(fā)方式控制位。 IT0=0，外部中斷 0 程控為電平觸發(fā)方式。IT0=1，外部中斷 0 程控為邊沿觸發(fā)方式。 TF0:定時 /計數(shù)器 T0 溢出中斷標(biāo)志位， CPU 執(zhí)行中斷服務(wù)程序時由硬件復(fù)位。 中斷允許寄存器 IE MCS51 的 CPU 對中斷源的開放或屏蔽，即每一個中斷源是否被允許中斷，是由內(nèi)部的中斷允許寄存器 IE（ IE 為特殊功能寄存器）控制的，其格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA： CPU 的 開放標(biāo)志。 EA=1， CPU 開放中斷； EA=0， CPU 屏蔽所有的中斷申請。 ES：串行口中斷允許位。 ES=1，允許串行口中斷； ES=0，禁止串行口中斷。 ET1：定時器 /計數(shù)器 T1 的溢出中斷允許位。 ET1=1，允許 T1 中斷； ET1=0，禁止T1中斷。 EX1：外部中斷 1中斷允許位。 EX1=1，允許外部中斷 1中斷； EX1=0，禁止外部中斷 1 中斷。 中斷服務(wù)程序： 使用 MCS51 的中斷，要為使用到的中斷源編寫中斷服務(wù)程序。 C51 為中斷服務(wù)程序的編寫提供了方便的方法。 C51 的中斷服務(wù)程序是一種特殊的函數(shù)，它的說明形式為： Void 函數(shù)名（ void） interrupt n using m { 函數(shù)體語句 } 這里， interrupt 和 using 是為編寫 C51 中斷服務(wù)程序而引入的關(guān)鍵字， interrupt表示該函數(shù)是一個中斷服務(wù)函數(shù)， interrupt 后的整數(shù) n 表示該中斷服務(wù)函數(shù)是對應(yīng)哪一個中斷源。每個中斷源都有系統(tǒng)指定的中斷編號： 中斷源 中斷編號 外部中斷 0 0 定時器 T0 1 外部中斷 1 2 定時器 T1 3 串行口中斷 4 定時器 T2 5 using 指定該中斷服務(wù)程序要使用的工作寄存器組號， m 為 03。 1) 定時器 0中斷服務(wù)程序： 直接測頻法時的程序，每 50ms 中斷一次，當(dāng)中斷 20 次即定時 1秒時，若 STEP=0（代表直接測頻）則執(zhí)行中斷中程序，禁止計數(shù)，禁止中斷，此時取出計數(shù)器 T1 中的計數(shù)的數(shù)值，然后將 T1 的高位低位清零，為下一次計數(shù)做準(zhǔn)備。 具體實現(xiàn)如下 : void INT_T0() interrupt 1//定時器 0中斷服務(wù)程序 { TH0=(6553650000)/256。 TL0=(6553650000)%256。 times++。 if(times==20amp。amp。step==0)//測頻 { TR0=TR1=0。 //禁止計數(shù) IE=0。 //禁止中斷 tmp=TH1*256+TL1。 zz=tmp。 TH1=TL1=0。 times=0。 t0_enable=1。 } } 2) 外中斷 0中斷服務(wù)程序： 根據(jù)多周期和測周法的原理，會使用到外部信號的脈沖中斷，來控制計數(shù)器的計數(shù)時間 。當(dāng)有外部信號進入中斷程序中，若 STEP=1 時則進行多周期中斷程序。即終止 TO 和 T1 的計數(shù)，禁止中斷，完成多周期的測量。若 STEP=2 則進行測周法。即當(dāng)信號脈沖下降沿來的時候定時器 T0 開始計時，當(dāng)下一個脈沖下降沿來的時候關(guān)閉計數(shù)器。 同時 T1在此期間對標(biāo)準(zhǔn)脈沖進行計數(shù)。實現(xiàn)如下： else if(step==2)//測周 { if(flag==0) { TR0=1。//開始計時 ET0=1。 times=0。 flag=1。//設(shè)定標(biāo)志 } else if(flag==1) { TR0=0。//關(guān)閉定時器 IE=0。 //禁止中斷 flag=0。//設(shè)立標(biāo)志 ex0_enable=2。 //顯示數(shù)據(jù) } } 3) 外中斷 1中斷服務(wù)程序： 當(dāng)單片機閘門時間結(jié)束時，信號 的下降沿來時，進入此中斷，禁止外部中斷，計數(shù)多周期的頻率值。實現(xiàn)如下： void INT_X1() interrupt 2//外中斷 1中斷服務(wù)程序 { IE=0。 //禁止中斷 step=0。 //跳出循環(huán) zz=1。 ex1_enable=1。 t=0。 } 顯示電路程序 傳統(tǒng)的動態(tài)顯示電路和靜態(tài)顯示電路都有其弊端行。例如傳統(tǒng)動態(tài)顯示會出現(xiàn)閃爍和亮度不足的缺點。而靜態(tài)電路則線路復(fù)雜，成本高等缺點。本文采用 MAX7219 芯 片，專門用來驅(qū)動八位 LED 顯示的串行接口。它使用起來不論從電路的 連接還是軟件上的編程都較之傳統(tǒng)的顯示方法簡單許多。它只需 MCS51 提供三根線（ DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端； CLK：移位脈沖輸入端； LOAD：數(shù)據(jù)裝載信號輸入端）就可以將相關(guān)指令寫入 MAX7219 里，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。首先需對 MAX7219 進行初始化設(shè)置，主要設(shè)置其掃描限制，譯碼模式，亮度和關(guān)斷模式。其流程圖如下： 仿真結(jié)果 當(dāng)輸入為 4Hz 時，此時用的是直接測頻法，仿真結(jié)果如下： 顯示初始化 測得頻率值 MAX7219 驅(qū)動每個 LED顯示該字符 取每個 LED應(yīng)該顯示的字符 圖 13 當(dāng)輸入頻率為 4Hz時的仿真結(jié)果圖 當(dāng)輸入頻率為 20Hz 時， F代表多周期法測得頻率， P表示直接測頻測得的頻率。仿真結(jié)果如下： 圖 14 當(dāng)輸入頻率為 20Hz時多周期法仿真結(jié)果圖 圖 15 當(dāng)輸入 20Hz頻率時直接測頻法的仿真結(jié)果圖 當(dāng)輸入為 250Hz 時，仿真結(jié)果如下： 圖 16 當(dāng)輸入 250Hz頻率時多周期法仿真結(jié)果圖 圖 17 當(dāng)輸入 250Hz時直接測頻法仿真結(jié)果圖 當(dāng)輸入信號為 1000Hz 時，此時采用的是周期法，仿真結(jié)果如下： 圖 18 當(dāng)輸入 1000Hz時直接測頻法仿真結(jié)果圖 當(dāng)輸入信號為 10000Hz 時，仿真結(jié)果如下： 圖 19 當(dāng)輸入 10000Hz時直接測頻法仿真結(jié)果 又測試了一組值進行分析 : 實際頻率值 1 4 20 100 400 1000 5000 10000 31250 頻率計測得頻率值 1 4 19 97（多） 100（直） 388（多） 400 1001 5003 10005 31264 絕對誤差 0 0 1 3 12 1 3 5 14 相對誤差 0 0 5% 3% 3% % % % % 通過實際仿真測量發(fā)現(xiàn)存在了一些問題