【文章內(nèi)容簡介】 間內(nèi)外部信號的脈沖數(shù)即可得到所輸入信號的頻率。，程序需要使用兩個中斷，T0的溢出中斷用于50ms的定時，外部中斷1用來對INT1引腳上的脈沖進行計數(shù)，由于程序的主要任務是對脈沖進行計數(shù)，從而計算出頻率，因此外部中斷1的中斷優(yōu)先級應為最高。，用frqc表示脈沖數(shù)目，并且frqc應小于frq，其數(shù)據(jù)類型為無符號的整型，主程序初始化時應該將frqc置0。，第一個任務是重新給TL0和TH0賦初值，為下一次的定時中斷做準備，第二個任務是中斷次數(shù)加1，中斷次數(shù)用numone表示，由于程序設計的1m定時需要記錄20次中斷數(shù)目所以其數(shù)據(jù)類型應該設為無符號的字符型，同樣在初始化程序時置numone為0。第三個任務是當?shù)竭_1s鐘的定時后將所記錄脈沖數(shù)目frqc送入frc中，以便于程序的其他部分進行處理和顯示使用，并將numone和frqc置0，以便于下一秒鐘的定時計數(shù)用[13]。經(jīng)過實際的編程調(diào)試后發(fā)現(xiàn)了問題，頻率顯示不穩(wěn)定、計數(shù)不精確并且需要測量的時間長。針對上述問題，修改了中斷次數(shù)從而減少測量脈搏的時間，但效果仍然不理想，經(jīng)過多次調(diào)試后放棄了此方案，總結(jié)原因測量時間相對較長，脈搏信號屬于低頻信號，程序的設計對于低頻信號的計數(shù)誤差較大。由于脈搏信號屬于低頻信號，此次的設計思路是通過測量信號的周期來計算頻率。采用定時器精確定時得到一個相對較小的基準時間，然后計算在外部信號連續(xù)兩次相同跳變之間的基準時間個數(shù)，由此可以得出信號的周期，即基準時間的個數(shù)乘以基準時間。然后再通過求周期的倒數(shù)便可以得到每分鐘的脈搏數(shù)目。，即機器周期為一微秒，為了得到比較準確的較小基準時間，可以利用定時器的工作方式2，即自動裝入8位初值，用計數(shù)方式進行定時，這樣可以增加所得結(jié)果的精確度。，可以利用T0工作在方式2，精確定時200微秒。，因此可以利用外部中斷0感測并記錄外部信號的兩次下降沿，單片機在兩次下降沿中間的計時總時間即為信號的周期。，由于需要精確定時，應設置定時器T0的中斷優(yōu)先級最高。在測量脈沖的周期時采用定時器T0定時200微秒，測量連續(xù)信號跳變中定時中斷的次數(shù)?？梢缘玫剿斎氲拿}搏信號周期為定時時間乘以信號連續(xù)跳變兩次之間的中斷次數(shù)，然后通過程序設計取得每分鐘的脈搏數(shù) [13]。這種方法計算過程思路為用60秒除以所測得的脈搏信號的周期，即每分鐘脈搏跳動的次數(shù)并將脈搏數(shù)通過數(shù)碼顯示程序送到LED數(shù)碼管上顯示。不僅可以精確實現(xiàn)脈搏的計數(shù)，而且測量時間短，極大的節(jié)約了測量時間。相應的程序代碼及功能如下所示： 脈搏計數(shù)代碼設計根據(jù)以上分析后確定的方案，來編寫相應的程序代碼，首先需要將定時器T0和外部中斷0初始化，設置定時計數(shù)器T0選擇工作方式2進行計數(shù)，并進行初值的裝載，之后依次設置外部中斷0為高優(yōu)先級中斷、外部中斷0為跳沿觸發(fā)方式、允許T0溢出中斷、允許外部中斷0中斷、啟動定時計數(shù)T0工作、開放所有的中斷請求。設置完成后即完成了對定時器T0和外部中斷0初始化，程序代碼如下所示：void ding shi (){TMOD | = 0x02。 //工作方式T0選擇方式2計數(shù) TH0 = T0H。 //裝載初值 TL0 = T0L。 PX0 = 1。 // 外部中斷0為高優(yōu)先級中斷 IT0 = 1。 // 外部中斷0為跳沿觸發(fā)方式 ET0 = 1。 // 允許T0溢出中斷 EX0 = 1。 // 允許外部中斷0中斷 TR0 = 1。 // 啟動定時計數(shù)器T0工作 EA = 1。 // 所有的中斷請求被開放 }因為外部中斷0為高優(yōu)先級中斷，當外部信號觸發(fā)外部中斷0時便啟動了定時計數(shù)T0服務子程序器，T0開始計數(shù)，溢出時中斷次數(shù)加一，當外部信號的下一次觸發(fā)沿到來時，停止中斷次數(shù)加一，并且轉(zhuǎn)到外部中斷0中斷服務子程序，計算每分鐘的脈搏數(shù)，并將脈搏數(shù)存入相應的單元，溢出中斷次數(shù)置0。 LED數(shù)碼管顯示模塊設計 顯示模塊的選取顯示脈搏數(shù)模塊有兩個方案：LCD液晶模塊顯示和LED數(shù)碼管顯示。方案1：LCD液晶模塊顯示，屏幕能顯示的基本原理就是在兩塊平行板之間填充液晶材料，通過電壓來改變液晶材料內(nèi)部分子的排在列狀況，以達到遮光和透光的目的來顯示深淺不一，錯落有致的圖形，而且只要在兩塊平板間再加上三元色的濾光層，就可實現(xiàn)顯示彩色圖形。優(yōu)點是體積小、功耗低、壽命長、顯示穩(wěn)定字跡清晰美觀，可以很清楚的直接觀察當前脈搏數(shù)目；缺點是價格相對較高，編程相對較為復雜。方案2：LED數(shù)碼管顯示，由于發(fā)光二極管基本上屬于電流敏感器件，其正向壓降的分散性很大， 并且還與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)碼管具有良好的亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。優(yōu)點是價格便宜，編程簡單，缺點是LED數(shù)碼管顯示數(shù)字存在閃爍情況，觀察脈搏顯示數(shù)目效果不太理想，但可以實現(xiàn)顯示功能。綜合考慮兩種方案，LED數(shù)碼管編程顯示操作簡單，并可以有效降低成本，而且可以實現(xiàn)脈搏數(shù)目顯示功能，所以本設計顯示模塊采用LED七段數(shù)碼管顯示。要想讓數(shù)碼管能夠正常工作，數(shù)碼管的各段碼就需要用相應的驅(qū)動電路來驅(qū)動，從而顯示出測量的脈搏數(shù)目，根據(jù)不同的數(shù)碼管驅(qū)動方式，可以分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩類 [13]。靜態(tài)驅(qū)動顯示又稱為直流驅(qū)動顯示。推薦使用1015mA電流，靜態(tài)驅(qū)動是指每個LED數(shù)碼管的每一個段碼都由單片機的一個I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二進制轉(zhuǎn)十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。若是共陰極數(shù)碼管其公共端直接接地，共陽極則接電源，各段選線分別與I/O端口相連。要顯示字符直接在I/O線上發(fā)送相應的字碼段。靜態(tài)驅(qū)動顯示的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)與編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如本設計需要使用3個數(shù)碼管顯示，若采用靜態(tài)顯示則需要24個I/O端口，ADC0809芯片與單片機的接口就不夠用了。在實際應用中必須增加譯碼驅(qū)動器來進行驅(qū)動，這就增加了硬件電路的復雜性。由于本設計需要的數(shù)碼管數(shù)目較多，I/O接口不夠用，所以采用動態(tài)顯示方式。數(shù)碼管動態(tài)顯示是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，就是將所有的數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，用一個I/O接口控制，公共端不是直接接地或電源，而是通過相應的I/O接口線控制。另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的段碼，這樣就會使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在動態(tài)掃描時，平均電流為4～5mA，峰峰電流為50～60mA。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，雖然實際上各位數(shù)碼管并不是同時點亮的，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。通過以上分析很明顯可以得知，本設計采用數(shù)碼管動態(tài)顯示方式，不僅降低了設計成本還節(jié)約了I/O，為ADC0809模塊連接單片機創(chuàng)造了條件。 LED數(shù)碼管與單片機的接口電路LED數(shù)碼管與單片機的接口電路如圖41所示：圖41 LED數(shù)碼管與單片機的接口電路由上圖可以看出單片機的P1口八個端口分別與LED數(shù)碼管的八段段碼顯示控制端相連接，構(gòu)成了片選控制端，～，當程序控制單片機發(fā)送相應的字符時，數(shù)碼管便會相應的點亮，從而實現(xiàn)每分鐘脈搏數(shù)目的顯示，這就是顯示模塊的設計。 LED數(shù)碼管驅(qū)動程序的設計本設計采用的LED數(shù)碼管為四位的共陰極LED八段數(shù)碼管，因此在程序設計中首先聲明共陰極的LED段碼表以及LED位顯示控制程序，并且要聲明顯示單元數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，此設計是選擇的LED動態(tài)掃描顯示方式，數(shù)碼管采用循環(huán)方式點亮，每位數(shù)碼管點亮時間要滿足的點亮時間為1～2ms才能滿足人的視覺暫留現(xiàn)象，這樣才能清楚的觀察所顯示的數(shù)據(jù)。由以上分析可以看出掃面顯示函數(shù)和延時函數(shù)是LED數(shù)碼管驅(qū)動程序所必需的部分。相關(guān)部分程序代碼如下所示：uchar code dis_7[11]={0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07,0x7f,0x6f, 0x00 } 。 //分別對應共陰極LED段碼表0、3 、滅。uchar code scan_con[3]={ 0xf7, 0xef, 0xdf}。 //LED位選顯示控制，分別對應三個LED數(shù)碼管，選通時相應的LED數(shù)碼管點亮。uchar data display [ 3 ] = { 0x00, 0x00, 0x00 } 。 //顯示單元數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，共3個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。以上是程序初始化時定義的全局變量。下面是聲明的延時子函數(shù)，聲明了整型形參t，當t大于0時每一個機器周期t的值都會依次減一，直到t小于等于0時程序繼續(xù)往下執(zhí)行，它的優(yōu)點在于延時時間可以根據(jù)實際的需要來調(diào)節(jié)，方便快捷易懂。void delay_us(uint t) //延時子函數(shù){For ( 。 t0 。 t ) 。}LED數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式顯示，相應的就需要動態(tài)掃描函數(shù)來控制，首先定義一個局部變量，通過局部變量的變化來控制LED數(shù)碼管的位選控制端和段碼顯示控制，當這些設定好后，要想使亮著的數(shù)碼管持續(xù)時間能夠滿足人的視覺暫留效果，便需要調(diào)用延時子函數(shù)使其延時時間滿足需求。具體程序如下所示：Scan () //LED數(shù)碼管掃描子函數(shù){ uchar k。 //定義局部變量k for ( k=0。 k3。 k++ ) //通過k控制哪個數(shù)碼管顯示 { Discan = scan_con [ k ]。 //位選控制位送P3口 DiSdata = dis_7 [ display [ k ] ] 。 //字碼段數(shù)據(jù)位送P1口 delay_us ( 150 )。 // }} AD轉(zhuǎn)換模塊的設計雖然ADC0809芯片是可以用來進行8路信號同時輸入循環(huán)檢測的，但本設計只采用單獨通道進行信號轉(zhuǎn)換，因為這個芯片應用普遍價格實惠，所以選用此芯片。代碼設計中采用定時傳送方式，把ADDA、ADDB、ADDC三個地址輸入線都接地，即選用IN0通道輸入模擬信號，經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)換完成后將數(shù)字信號采用定時傳送方式傳入單片機進行數(shù)據(jù)處理。因為對于一種方式的A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時間是已知的和固定的。例如ADC0809在時鐘頻率為500kHz時轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當于12MHz的MCS51單片機共128個機器周期?？蓳?jù)此設計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，當延遲時間到達時，轉(zhuǎn)換可以確定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。程序代碼設計中首先令START為1，延時一段時間后將主次逼近寄存器復位，然后再令START為0，啟動AD轉(zhuǎn)換并延時，隨后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示AD轉(zhuǎn)換工作結(jié)束，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入鎖存器，接著設置OE為1，打開輸出三態(tài)門，并將轉(zhuǎn)化的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上傳到P0口，P0口數(shù)據(jù)再送入單片機的數(shù)據(jù)緩存單元等待處理，之后設置OE為0，關(guān)閉輸出三態(tài)門。具體AD轉(zhuǎn)換子程序代碼如下所示：void ad () { unsigned int i , j 。 //聲明局部變量i，j START = 1 。 //使其逐次逼近寄存器復位 For ( i=0 。 i 5 。 i++ ) 。 //延時等待復位完成 START = 0 。 //啟動AD轉(zhuǎn)換，并使EOC信號為低電平 For ( i = 0 。 i 1000 。 i++ ) //進行AD轉(zhuǎn)換 { 。 } //延時等待 OE = 1 。 OE = 1 。 OE = 1 。 //讀取數(shù)據(jù) ad_data = P0 。 //將P0口收到的數(shù)據(jù)存放起來 OE = 0 。 } 通過上述AD轉(zhuǎn)換子程序，輸入到單片機的模擬信號將會被轉(zhuǎn)變成相應的數(shù)字信號，讓后就可以通過串口發(fā)送程序?qū)?shù)字信號發(fā)送到上位機上進行實時顯示。 串口發(fā)送程序設計串行口由串行口控制寄存器SCON和特殊功能寄存器PCON來控制。串行口控制寄存器SCON控制著串行口四種工作方式的選擇、多機通信控制位、串行接受允許位、發(fā)送的第九位數(shù)據(jù)、接收的第九位數(shù)據(jù)、發(fā)送與接收的中斷標志位，特殊功能寄存器PCON的D7位SMOD為波特率選擇位。在使用串行口之前首先要對其進行初始化編程即設定串口的工作方式、啟動發(fā)送或接受數(shù)據(jù)、波特率。首先通過定時/計數(shù)器的方式控制寄存器TMOD選擇定時器1，工作方式選擇方式2，8位自動重裝。串行工作方式通過串行口控制寄存器SCON選擇工作方式1，為8位異步通信方式，波特率的選擇控制由特殊功能寄存器PCON和定時/計數(shù)器1來共同控制，選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿?600bit/s。之后啟動定時/計數(shù)器1。具體的串行口初始化子程序如下所示：void init_serial ( void ) { TMOD | = 0x20