基于MCS-51單片機的測控系統的軟時(shí)鐘設計的優(yōu)化

　　隨著(zhù)微電腦的廣泛應用，以MCS-51單片機為核心的微機測控系統已隨處可見(jiàn)。為滿(mǎn)足用戶(hù)要求，這些系統通常都具有數碼顯示時(shí)鐘的功能。由于MCS-51內部包含2個(gè)定時(shí)計數器，將其中一個(gè)定時(shí)計數器用于軟時(shí)鐘設計的方法，可以大大節省硬件開(kāi)銷(xiāo)。本文提出了如何提高軟時(shí)鐘的定時(shí)精度，以及在軟時(shí)鐘存在的情況下，如何提高以MCS-51單片機為核心的測控系統的設計質(zhì)量的方法。

　　一、 MCS-51單片機內部定時(shí)計數器的概述

　　MCS-51單片機內部包含2個(gè)定時(shí)計數器T0和T1，它們都是16位的加法計數器，既可用于定時(shí)，也可用于計數，在用于定時(shí)的情況下，計數脈沖由內部提供，因此計數速率固定為CPU振蕩頻率的1／12；在用于計數的情況下，計數脈沖來(lái)自外部，外部計數脈沖通過(guò)MCS-51的引腳T0(第14腳)或T1(第15腳)輸入，在發(fā)生從1到0的跳變時(shí)計數加1。每個(gè)定時(shí)計數器又有4種工作方式可供選擇：方式O構成13位定時(shí)計數器，高3位未用；方式1構成16位定時(shí)計數器；方式2構成8位定時(shí)計數器，低位字節用于計數，高位字節存放初值；方式3只適合于T0，構成兩個(gè)獨立的8位定時(shí)計數器。在方式O、方式1及方式3時(shí)，初值不能自動(dòng)裝入，當定時(shí)時(shí)間已到或計數次數已滿(mǎn)時(shí)，若要進(jìn)行下一次定時(shí)計數，必須利用軟件裝入初值，否則，系統會(huì )按上限自動(dòng)定時(shí)或計數，即以O初值進(jìn)行定時(shí)或計數；而在方式2時(shí)，初值可自動(dòng)裝入，只需向高位字節寫(xiě)入一次初值，則當低位字節定時(shí)時(shí)間到(或計數滿(mǎn))時(shí)，高位字節的初值會(huì )自動(dòng)裝入低位字節，且高位字節的值保持不變。當系統需用MCS-51單片機的串行接口進(jìn)行串行通信時(shí)，定時(shí)計數器T1被固定為波特率發(fā)生器，因此，在軟時(shí)鐘設計中，總是選擇T0作為定時(shí)器。

　　二、軟時(shí)鐘程序設計方法1—0．1 s計數法

　　0．1 s計數法的基本原理如下：

通過(guò)設置定時(shí)計數器0每經(jīng)過(guò)0．1 s請求一次中斷，中斷處理程序會(huì )令軟時(shí)鐘的基準0．1 s單元增加1，而該單元每增加10次，再令軟時(shí)鐘的秒單元增加1，以此類(lèi)推，按照時(shí)間進(jìn)位令分、時(shí)、日、月直至年單元增加1。設CPU所接晶體振蕩器的振蕩頻率為6 MHz，則1個(gè)機器周期為2μs，當T0作為定時(shí)器工作時(shí)，定時(shí)器溢出，即中斷周期：T=2×TC×10-6 s，式中TC為時(shí)間常數。令中斷周期T=O．1 s，可得：TC=0．1／(2×10-6)=50 000=0C350H，此時(shí)間常數決定了T0必須為16位定時(shí)器，故設置為工作方式1。由于是加法計數器，初值IC應為時(shí)間常數TC的補碼，所以IC=216-TC=10000H-0C350H=3CBOH，修正以后，取IC=3CB4H，有關(guān)程序段具體設計如下。

　　初始化程序：

　　由上述程序可知，作為16位定時(shí)器使用時(shí)，T0不能自動(dòng)裝入初值，每次進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，首先必須用程序裝入初值，下一次定時(shí)實(shí)際上是從裝入初值低位字節后開(kāi)始的，所以在設定T0中斷為高優(yōu)先級以及CPU對T0中斷請求的響應無(wú)等待延時(shí)的理想情況下，1個(gè)中斷周期所包含的實(shí)際時(shí)間t=初值到計數滿(mǎn)所需時(shí)間+入口引導時(shí)間+裝入初值低位字節時(shí)間。