【導(dǎo)讀】比較大的延時，造成測量誤差、可靠性差。傳統(tǒng)的數(shù)字頻率計一般是由分離元件搭接而成，隨。在本課題中使用的?？旌透鼫?zhǔn)確的運算精度，推動了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和學(xué)習(xí)。以AT89S51單片機為控制核心，實現(xiàn)對信號頻率進(jìn)行準(zhǔn)確計數(shù)的設(shè)計。體積小、價格低、穩(wěn)定可靠、研制周期短等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。本次畢業(yè)設(shè)計以ATMEL. 頻率計裝置由單片機系統(tǒng)模塊，LED顯示。成硬件部分的制作，采用KEIL-51單片機應(yīng)用系統(tǒng)編制C語言系統(tǒng)程序，最后通過綜合調(diào)試，能實現(xiàn)所有要求的功能，完全滿足本次畢業(yè)設(shè)計的要求。

　　

【正文】 形成中斷嵌套； 2 個特殊功能寄存器用于中斷控制和條件設(shè)置的編程。 5 個中斷源的符號、名稱及產(chǎn)生的條件如下。 INT0：外部中斷 0，由 P3． 2 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 INT1：外部中斷 1，由 P3． 3 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 T0：定時器／計數(shù)器 0中斷，由 T0 計滿回零 引起。 T1：定時器／計數(shù)器 l中斷，由 T1 計滿回零引起。 TI／ RI：串行 I／ O中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送／接收后引起。 整個中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖見下圖 216 所示。 圖 216 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 37 頁 由圖可見，外部中斷有下跳沿引起和低電平引起的選擇；串行中斷有發(fā)送 (TI)相接收 (R1)的區(qū)別；各個中斷源打開與否，受中斷自身的允許位和全局允許位的控制，并具有高優(yōu)先級和低優(yōu)先級的選擇。 中斷系統(tǒng)的控制寄存器 中斷系統(tǒng)有兩個控制寄存器 IE 和 IP，它們分別用來設(shè)定各個中斷源的打開／關(guān)閉和中斷優(yōu)先級 。此外，在 TCON中另有 4 位用于選擇引起外部中斷的條件并作為標(biāo)志位。 中斷允許寄存器 — IE： IE 在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為 A8H，位地址 (由低位到高位 )分別是 A8HAFH。 IE 用來打開或關(guān)斷各中斷源的中斷請求，基本格式如下圖 217 所示： 圖 217 中斷允許寄存器 IE EA：全局中斷允許位。 EA＝ 0，關(guān)閉全部中斷； EA＝ 1，打開全局中斷控制，在此條件下，由各個中斷控制位確定相應(yīng)中斷的打開或關(guān)閉。 ：無效位。 ES：串行 I／ O中斷允許位。 ES＝ 1，打開串行 I／ O中斷； ES＝ 0，關(guān)閉串行 I／ O中 斷。 ETl；定時器／計數(shù)器 1中斷允許位。 ETl＝ 1，打開 T1 中斷； ETl＝ O，關(guān)閉 T1 中斷。 EXl：外部中斷 l中斷允許位。 EXl＝ 1，打開 INT1； EXl＝ 0，關(guān)閉 INT1。 ET0：定時器／計數(shù)器 0 中斷允許位。 ET0＝ 1，打開 T0 中斷； ET0＝ 0，關(guān)閉 TO 中斷。 EXO：外部中斷 0 中斷允許位。 Ex0＝ 1，打開 INT0。EX0=0,關(guān)閉 INT0. 中斷優(yōu)先寄存器 IP： IP 在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為 B8H，位地址 (由低位到高位 )分別是 B8H一 BFH,IP 用來設(shè)定各個中斷源屬于兩級中斷中的哪一級 ， IP 的基本格式如下圖 218 所示： 圖 218 中斷優(yōu)先寄存器 IP 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 37 頁 ：無效位。 PS：串行 I／ O中斷優(yōu)先級控制位。 PS＝ 1，高優(yōu)先級； PS＝ 0，低優(yōu)先級。 PTl：定時器／計數(shù)器 1中斷優(yōu)先級控制位。 PTl＝ 1，高優(yōu)先級； PTl＝ 0，低優(yōu)先級。 Pxl：外部中斷 1中斷優(yōu)先級控制位。 PXl＝ 1，高優(yōu)先級； PXl＝ O，低優(yōu)先級。 PT0：定時器／計數(shù)器 o 中斷優(yōu)先級控制位。 PT0＝ 1，高優(yōu)先級； PTO＝ 0，低優(yōu)先級。 Px0：外部中斷 0 中斷優(yōu)先級控制位。 Px0＝ 1，高優(yōu)先級； Px0＝ 0，傷優(yōu)先級。 在 MCS51 單片機系列中，高級中斷能夠打斷低級中斷以形成中斷嵌套；同級中斷之間，或低級對高級中斷則不能形成中斷嵌套。若幾個同級中斷同時向 CPU請求中斷響應(yīng)，則 CPU按如下順序確定響應(yīng)的先后順序： INT0T0INT1T1RI\T1. 中斷的響應(yīng)過程 若某個中斷源通過編程設(shè)置，處于被打開的狀態(tài)，并滿足中斷響應(yīng)的條件，而且 ① 當(dāng)前正在執(zhí)行的那條指令已被執(zhí)行完 。 （ 1） 當(dāng)前末響應(yīng)同級或高級中斷 ； （ 2） 不是在操作 IE， IP 中斷控制寄存器或執(zhí)行 REH指令則單片機響應(yīng)此中斷。 在正常的情況下，從中斷 請求信號有效開始，到中斷得到響應(yīng)，通常需要 3 個機器周期到 8個機器周期。中斷得到響應(yīng)后，自動清除中斷請求標(biāo)志 (對串行 I／ O端口的中斷標(biāo)志，要用軟件清除 )，將斷點即程序計數(shù)器之值 (PC)壓入堆棧 (以備恢復(fù)用 )；然后把相應(yīng)的中斷入口地址裝入 PC，使程序轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序中去執(zhí)行。 各個中斷源在程序存儲器中的中斷入口地址如 表 4 所示： 表 24 中斷入口地址表 中斷源 入口地址 INT0(外部中斷 0) 0003H TF0(TO 中斷 ) 000BH INT1(外部中斷 1) 0013H TFl(T1 中斷 ) 001BH RI／ TI(串行口中斷 ) 0023H 由于各個中斷入口地址相隔甚近，不便于存放各個較長的中斷服務(wù)程序，故通常在中斷入口地址開始的二三個單元中，安排一條轉(zhuǎn)移類指令，以轉(zhuǎn)入到安排在那兒的中斷服務(wù)程序。以 T1 中斷為例，其過程下如圖四所示。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 37 頁 由于 5 個中斷源各有其中斷請求標(biāo)志 0， TF0， IEl， TFl 以及 RI／ TI，在中斷源滿足中斷請求的條件下，各標(biāo)志自動置 1，以向 CPU請求中斷。如果某一中斷源提出中斷請求后， CPU不能立即響應(yīng)，只要該中斷請求標(biāo)志不被軟件人為清除，中斷請求的狀態(tài)就將一直保持 ,直到 CPU響應(yīng)了中斷為止 ,對串行口中斷而言，這一過程與其它 4個中斷的不同之處在于；即使 CPU響應(yīng)了中斷，其中斷標(biāo)志 RI／ TI 也不會自動清零，必須在中斷服務(wù)程序中設(shè)置清除 RI／ TI 的指令后，才會再一次地提出中斷請求。 CPU的現(xiàn)場保護和恢復(fù)必須由被響應(yīng)的相應(yīng)中斷服務(wù)程序去完成，當(dāng)執(zhí)行 RETI中斷返回指令后，斷點值自動從棧頂 2 字節(jié)彈出，并裝入 PC 寄存器，使 CPU繼續(xù)執(zhí)行被打斷了的程序。 串行中斷的應(yīng)用特點： 8051 單片機的串行 I／ O端口是一個中斷源，有兩個中斷標(biāo)志 RI和 TI， RI 用于接收， TI 用于發(fā)送。 串行端口無 論在何種工作方式下，發(fā)送／接收前都必須對 TI／ RI 清零。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送／接收完后，TI/RI自動置 1，如要再發(fā)送／接收，必須先用軟件將其清除。 在串行中斷被打開的條件下，對方式 0 和方式 1 來說，一幀數(shù)據(jù)發(fā)送／接收完后，除置位 TI／ RI外，還會引起串行中斷請求，并執(zhí)行串行中側(cè)目務(wù)程序。但對方式 2和方式 3的接收機而言，還要視 SM2和 RB8 的狀態(tài)，才可確定 RI 是否被置位以及串行中斷的開放 ，如下表 25 所示： 表 25 功能表 SM2 RB8 接收機中斷標(biāo)志與中斷狀態(tài) 0 1 激活 RI，引起中斷 1 0 不激活 RI，不引起中斷 1 1 激活 RI，引起中斷 單片機正是利用方式 2， 3 的這一特點，實現(xiàn)多機間的通信。 3 硬件設(shè)計 LED 顯示模塊設(shè)計原理 LED發(fā)光二極管發(fā)光原理 發(fā)光二極管是一種直接能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿陌雽?dǎo)體器件。與其它發(fā)光器件相比，具有體積小、功耗低、發(fā)光均勻、穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長和可靠性高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種電子儀器、音響設(shè)備、計算機等作電流指示、音頻指示和信息狀態(tài)顯示等。 發(fā)光二極管的管芯結(jié)構(gòu)與普通二極管相似，由一個 PN 結(jié)構(gòu)成。當(dāng)在發(fā)光二極管 PN 結(jié)上加正向電壓時，空間電荷層變窄，載流子擴散運動大于漂移運動，致使 P區(qū)的空穴注入 N區(qū)， N區(qū)的電子注入 P區(qū)。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時會釋放出能量并以發(fā)光的形式表現(xiàn)出來。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 37 頁 種類和符號 發(fā)光二極管的種類很多，按發(fā)光材料來區(qū)分有磷化鎵（ GaP）發(fā)光二極管、磷砷化鎵（ GaAsP）發(fā)光二極管、砷鋁鎵（ GaAIAs）發(fā)光二極管等；按發(fā)光顏色來分有發(fā)紅光、黃光、綠光以及眼睛看不見的紅外發(fā)光二極管等；若按功率來區(qū)別可分為小功率（ HG 400 系列）、中功率（ HG50 系列）和大功率（ HG52系列）發(fā)光二極管 ：另外還有多色、變色發(fā)光二極管等等。 小功率的發(fā)光二極管正常工作電流在 10 ～ 30mA范圍內(nèi)。通常正向壓降值在 ～ 3V范圍內(nèi)。發(fā)光二極管的反向耐壓一般在 6V左右。 發(fā)光二極管的伏安特性與整流二極管相似。為了避免由于電源波動引起正向電流值超過最大允許工作電流而導(dǎo)致管子燒壞，通常應(yīng)串聯(lián)一個限流電阻來限制流過二極管的電流。由于發(fā)光二極管最大允許工作電流隨環(huán)境溫度的升高而降低，因此，發(fā)光二極管不宜在高溫環(huán)境中使用。 發(fā)光二極管的反向耐壓（即反向擊穿電壓）值比普通二極管的小，所以 使用時，為了防止擊穿造成發(fā)光二極管不發(fā)光，在電路中要加接 電阻 來保護。 LED的特性 極限參數(shù)的意義： （ 1）允許功耗 Pm：允許加于 LED 兩端正向電流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值， LED發(fā)熱、損壞。 （ 2）最大正向直流電流 Im：允許加的最大的正向直流電流，超過此值可損壞二極管。 （ 3）最大反向電壓 Vm：所允許加的最大反向電壓，超過此值二極管可能被擊穿損壞。 （ 4）工作環(huán)境 T：發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。 LED 數(shù)碼管介紹 本設(shè)計中顯示器接口是實現(xiàn)單片機信息輸出的重要接口。用戶的程序、數(shù)據(jù)、命令都需要通過顯示器裝置顯示，才知道輸出的正確與否。目前在單片機上常用的有 LED（發(fā)光二極管顯示器）和 LCD（液晶顯示器）兩大類，顯示的方式有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。本設(shè)計中使用的是 LED 顯示器。 LED數(shù)碼管原理結(jié)構(gòu) LED 數(shù)碼管是有發(fā)光二極管組成的，并封裝在一個標(biāo)準(zhǔn)的外殼中，有 8字型和米字型之分，各有共陽和共陰兩種。圖 31(a)為一位 LED顯示器的外形和引腳。其中七只發(fā)光二極管（ ag七段）構(gòu)成 字形‘ 8’，另外還有一只發(fā)光二極管 dp作為小數(shù)點。因此這種 LED顯示器稱為七段數(shù)碼管顯示器或八段數(shù)碼管顯示器。當(dāng)顯示器的某一段發(fā)光二極管通電時，該段發(fā)光。人為控制某幾段發(fā)光二極管通電，就能顯示出某個數(shù)碼或字符。例如，使 b、 c、 f、 g這 4段發(fā)光二極管通電，顯示出數(shù)碼“ 4”；使 a、 b、 e、 f、g這 5段發(fā)光二極管通電，則顯示字符“ p”。 LED 顯示器有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，如圖 31(b)和圖31(c)所示。在共陰極結(jié)構(gòu)中，各段發(fā)光二極管的陰極連在一起，并且特此公共點接地。如果一段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，該 段發(fā)光。在共陽極結(jié)構(gòu)中，各段發(fā)光二極管的陽極連在一起，并將此公共點接 +5v。當(dāng)某一段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，該段發(fā)光。本設(shè)計所使用為 LED顯示器的共陽結(jié)構(gòu)。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 22 頁 共 37 頁 （ a） （ b） （ c） 圖 31 （ a）一位 LED顯示器的外形 （ b） LED顯示器有共陰極結(jié)構(gòu)圖 （ c） LED顯示器有共陽極結(jié)構(gòu)圖 LED數(shù)碼管工作方式 當(dāng) LED顯示器與單片機連接時， 一般是將 LED顯示器各發(fā)光二極管的引腳 a、 b? g、 dp 順序接 到單片機的一個并行 I/O口的 D0、 D D6? D7。當(dāng)從這個 I/O輸出某個特定的數(shù)據(jù)時，就能使 LED 顯 示器顯示出某個字符