基于MCS-51单片机的测控系统的软时钟设计的优化

　　由于入口引导与装入初值低位字节共占4个机器周期，所以为了使中断周期等于O．1s基准时间，上文对按理论推算出来的初值进行了加4修正。尽管如此，按照方法1设计的时钟程序与测控系统的其他程序有机联接在一起运行时，要实现准确定时也是十分困难的，因为在实用工业测控系统中常常不止1个中断源，而是含有多个中断源，存在着中断优先权的管理问题。要使上述软时钟能够准确定时，T0中断必须设置为高优先级，这样CPU对T0的定时中断才有可能不受影响，确保每隔0．1 s执行一次定时中断服务程序。如果T0定时中断被设置为低优先级，那么CPU对T0定时中断的响应就要受到影响。当CPU正在执行某一高优先级中断源的中断服务程序时，T0计数满会产生中断请求，CPU必须等到当前正在执行的中断服务程序执行完毕之后，才能响应T0中断，这必将延长中断间隔，使初值不能如期装入，破坏定时的准确性。由此可见，采用方法1设计的时钟程序限制了系统设置中断优先级的灵活性，降低了设计效率。例如，某些以数码管作为显示器的测控系统，为了节省硬件开销，通常采用对数码管进行巡回扫描的方法进行显示输出，为使显示稳定，且无抖动现象，必须将数码管显示中断设置为高优先级，以便保证扫描程序的执行周期固定不变，这便与时钟定时中断对优先级的要求发生了矛盾。为克服方法1的缺陷，在实际工程中，通过采用如下所述的方法2来设计时钟程序，可获得较好的效果。

　　三、 软时钟程序设计方法2—中断周期累加法

　　方法2和方法1的程序结构是完全相同的，只是在对秒以下时间的处理上有所不同。将方法1的中断服务程序中“O．1 s单元增加1”程序段改为：

　　通过对照容易看出，虽然两个“O．1 s单元增加1”程序段所用指令不同，但效果是完全一样的，可以互相替代。改动后的程序将对0．1 s中断周期的计数，变成了对O．1 s中断周期的累加，由此引申，对任何小于秒的中断周期都可以进行累加，当最高位有进位时实施秒增1，同样可以达到时钟定时的目的。MCS-51单片机内部定时器选择工作方式1时为16位计数器，在上述假定条件下，当初值为0时，T0的定时中断周期T=0．131 072 s，131072定义为中断周期常数，在中断服务程序中对其进行累加。以下是采用方法2设计的时钟程序。

　　定义中断周期常数：

　　C*T: DB 00H，13H，10H，72H

　　初始化程序：

　　方法2采用对中断周期进行累加的方法，令定时器满量程计数，初值为O，计数满后，自动重新从0开始计数，不需用程序装入初值，从根本上摆脱了装入初值的困扰，当然也就避免了对初值进行修正的繁琐过程。由于不需要装入初值，CPU可在中断周期的任意时刻，响应定时器的中断请求，只需保证下一次中断请求到来之前将中断服务程序执行完毕即可，从而使定时器大大降低了对中断优先级的要求。因此方法2将定时器中断设置为低优先级，而方法1则将其设置为高优先级。显然，采用方法2不仅便于程序设计，而且提高了程序设计的效率。

　　方法2中，当定时器满量程计数时，中断周期不再是标准的0．1 s，因此中断周期在累加过程中向秒单元的进位，大多数发生在非整秒时刻，而且进位间隔也不尽相同，具体来讲，假设秒以下时间单元从0开始累加，那么向秒单元进位第一次是在1．048 576 s时刻，第二次是在2．097 152 s时刻，第三次是在3．014 656 s时刻，…，第一次与第二次间隔为1．048 576 s，第二次与第三次间隔为0．917 504 s，……，进位间隔有时候大于1s，有时候小于1 s，然而，对分、时、日、月这些长期时间过程来说，积累误差可以认为等于O，从这个意义上说，方法2大大提高了定时精度。

　　四、结语

　　本文提出了采用MCS-5l内部定时计数器作为软时钟设计的方法。这种方法不仅节省了硬件开销，而且提高软时钟的定时精度，具有广泛的实际应用价值。在实际测试中，当晶体振荡器的振荡频率不是标准6MHz时，可以调整中断周期常数，以及必要时通过增加秒以下时间单元缓冲区的字节数，使中断周期常数准确到所需精度。

参考文献:

[1].MCS-51datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MCS-51_477840.html.