來源：微計算機信息，作者：吳峰；朱瑞祥；張會娟；黃玉祥；單士睿

引言

數字頻率信號具有抗干擾能力強、便于遠距離傳輸、后續電路輸入靈活、接口簡單、占用系統資源少等優點。所以在一些非快速過程的前向通道中，愈來愈多采用V／F轉換來代替通常的A／D轉換，在各類傳感器中數字化傳感器所占的比重也越來越大［1］。由于數字化傳感器的大量使用，在密度計、溫度計、轉速表等各類智能儀表中經常要對頻率信號進行測量。而現有的頻率測量系統是由單片機構成的，主要采用單芯片進行測量，在測量過程中，對數據進行乘除運算要占用一定的CPU時間，存在運算期間信號無法采集、測量系統效率低等缺點。針對這些問題，本文開發了一種由雙8051芯片組成的頻率測量系統，它可以有效的解決頻率測量系統在測量時產生的上述問題。

2 硬件系統構成及工作原理

雙8051芯片的頻率測量系統的硬件主要由兩片8051芯片、施密特整形器、RAM/IO擴展器8155及LED顯示器等構成，其硬件系統電路組成框圖如圖1所示。

工作原理是將被測信號Ix經過施密特整形器后變成標準的方波信號，然后將整形后的信號送到8051a中，該芯片負責收集信號的相關數據，再將8051a測量得到的數據輸入到8051b中進行計算，最后將得到的頻率值由8051b輸出到顯示器顯示。

3 軟件系統設計

軟件系統主要是通過雙8051芯片的協作完成任務的，軟件系統流程圖如圖2所示。該系統采用模塊化程序結構，由8051 a和8051 b軟件模塊構成。a片用于采集信號，其程序模塊主要有：主程序模塊、測量程序1模塊、測量程序2模塊；b片用于計算和輸出結果，其程序模塊主要有：主程序模塊、計算模塊、中斷服務模塊。其中幾個主要程序模塊的功能如下。

3.1 8051a的程序

8051a主要負責信號的采集，它采用測頻率（測量方式1）、測周期（測量方式2）兩種方法，并利用8051b的計算結果判斷應當采用哪種測量方案。

3.1.1 主程序功能

8051a的功能主要是用來測量信號，并根據從8051b中讀取的數據，判斷該采用哪種測量方式，然后將測量數據發送給8051b，主程序流程圖如圖3所示。首先，將并行接口芯片8155進行初始化，然后從8155接口讀取8051b的數據，以此來判斷是采用測量方式1還是測量方式2，然后再調用相關的子程序進行測量，最后把測量方式和所得數據發送給8051b。（本系統采用振蕩頻率為12MHz，所以最大測量范圍是15.259Hz-0.5MHz［2］）

3.1.2 測量方式1程序功能

測量方式1采用測頻率法，主要用于高頻段測量，它是利用單片機的定時計數器測量一定時間內脈沖信號的個數得到頻率值［3］，測量方式1程序流程圖如圖4所示。首先，給T0、T1設置工作模式并賦初始值，以T0作為定時器、T1作為計數器，然后給T0設定一段時間，T1由脈沖的上升沿觸發計數，并啟動定時器T0，同時啟動計數器T1進行計數，當計時結束時關閉計數器，最后將計數器T1的計數結果進行讀取并保存。

3.1.3 測量方式2程序功能

測量方式2采用測周期法，主要用于低頻段測量，它是通過測量一個信號的周期并進行計算可得到頻率值［4］，測量方式2程序流程圖如圖5所示。首先，給T0設置工作模式為方式2，即16位定時器，對內部機器周期計數，當信號由0變1時開始計時，當信號再由0變1時結束計時，則此時計時器所記時間就為信號的周期。

3.2 8051b的程序

8051b主要負責計算由8051a輸出的數據，并將計算結果輸出到8051a及顯示器。

3.2.1 主程序功能

8051b的主程序功能是將8051a的數據進行計算并輸出，8051b主程序流程圖如圖6所示。首先，將各個芯片和數據進行初始化，然后給8051a發送數據0，開中斷，將8051a中傳入的數據進行計算，最后將計算結果輸出到8051a和顯示器。

3.2.2 中斷程序功能

中斷程序的功能主要是用來接收8051a的數據，中斷程序流程圖如圖7所示。首先，將有用的數據壓入堆棧，然后將8051a發過來的數據進行接收，最后將壓入堆棧的數據進行釋放。

4 分析

在單8051芯片的頻率測量系統中，芯片采樣和計算是按順序依次進行的。通常，多字節的乘除法運算需要運行幾十條指令，并耗費大量的機器時間。在進行計算的過程中，單8051芯片無法進行采樣，導致許多信息在這一過程中丟失，但是采用了雙8051芯片后，將采樣和計算兩部分分開進行，能有效地利用雙8051芯片，減少信號的測量周期，提高頻率測量系統的效率。

5 結束語

采用雙8051芯片有效地克服了單8051芯片的不足，加快了頻率測量系統的反應速度，提高了頻率測量系統的效率，應用在實時控制系統中能顯著提高系統的實時性。雙8051芯片具有測量效率高、反應速度快等優點，可廣泛應用于許多實時控制及其它需要快速測量的系統中。

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