89c52中断的怪问题

玩玩

最近我搞了个项目，用89C52测频（不能改变的），单片机工作频率为12MHz，测量范围15HZ~16000Hz（这是没法子的，重点型号，只能用52），要求测量精度大于0.56%，采用可变多周期测量法，并使测量精度不低开0.03%，测量的总周期数可变。采样用的是INT0口，下降沿触发。编程采用KEIL51 9.00版本。proteus7.8。

设计要求：

测量范围15HZ~16000Hz

测量精度全量程0.56%

主频12MHz

看门狗使用timer1

等精度测量使用timer0

电机驱动使用timer2

掉电检测INT1

掉电检测50ms，超过保护，使用timer1

硬件很简单，输入整形，经光偶输入89C52，如下图，因为硬件资源全部用完，串行用的是移位寄存器方式，方式0 1MHz。所以没有用处。proteus中省去了输入电路，我需要的验证软件问题

问题出现了：在7000Hz以下，用KEIL51的仿真测量结果与理论值相近，误差小于0.03%，在7000Hz以上误差可怕，如下图输入频率14109Hz:

可结果为14280，为正差，在装上产品后发现为负差，误差都很大，我日这不完了，硬件不是我搞的，一查光偶的输出变形。可下图中KEIL51仿真问题在哪？

脉冲不正常，在外部中断0的引脚上有太多的空白，导致多周期测周法失败，误差太大（1.2%）。

以前我用KEIL51基本上是在计算机上软件仿真搞定，这次问题大了，不管硬件如何，软件我自己都有问题。

与理论值相差太大了，项目基本玩蛋，想了个办法，用proteus仿真（版本7.8），电路如下图：

超级简单，频率设置为14.109KHz，上升及下降沿时间设置为0ns。

上图左边鼠标处2FCB与371D差距太大，右边图中是INT0引脚的波形，可是为什么少了脉冲，有哪么多空白？这其实与Keil51中仿真结果一样，在INT0(P3.2)引脚上丢失了脉冲。

边上有个小弟问：脉冲与正弦有什么区别，传感器输出是什么？头一热，传感器是正弦，试下设置如下：

正弦波输入时，输出正常了，鼠标处有连续的3718数值，为什么？？可是传感器输出是要整形为方波的，用正弦没用！

想到了正弦波不就是上升下降沿是斜的么？？？设置中断信号如下图（上升下降沿1ns）：

修改中断参数上升及下降沿时间设置为1ns，结果如下图，中断脉冲正常了，得到的数据误差为万分之几，完全满足要求。

采用KEIL51+Proteus联合调试，结果如下：

蓝色的脉冲是测试用的数INT0中断次数的输出（一次中断输出一个）用以观察是否出错，将中断与响应组合后如下图：

显然，响应非常正确，而KEIL51中结果如何呢？在Proteus中输入频率14109Hz时，在KEIL51中输出如下图：

结过联调测试，软件仿真的结果表示，软件设计的误差为0.00036，满足设计要求。

总结：KEIL51与Proteus应该比较真实的反应了89C52系列的时序问题：

1、在KEIL51 的logic analyzer分析中，上升及下降沿应是0ns，而89C52的引脚不能响应上升及下降沿是0ns的脉冲，我试了一下，换为其它引脚上升及下降沿是0ns时，问题相同。

2、我还需要在硬件改进后验证：

a、在测量频率时，整形为方波太好反而不利？

b、与低频测量的区别

c、整形波形的转换速率就是多少最好？

SM8952（军级）就量这特性？能有更好的东西吗？这只有DIP40的！

我日啊!何时可以让我能选择贴片的？？？？？？？？？？？？？？？？

3、在keil51中改变主频为24MHz时高频误差减小约为12MHz的1/3，看来经典的89C52是太慢了，可是在设计中，测频时我关了其它的中断，测完又关了测量中断，只做计算，相互没影响，在protues中程序正常，但产品中误差很大。无法解释。

4、高频下INT0引脚上脉冲为何会丢失！

5、最高主频只能达到24MHz，指令周期0.5us。如何减小设计误差（不可能选择高主频的芯片的）。

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请做出实物，好调试，等精度频率测量                                                                                                                                                                       

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产品出了问题，找不到原因，所以用软件仿真。产品晶振为12MHz，用keil51 9.0版时，6000KHz以下误差正常，我的响应频率达要求20KHz，现在硬件响应带宽满足要求1Hz~16KHz，但高频测量误差太大，不知是软件还是硬件的问题。多周期测量时误差在实验室中应是负差，可产品的输出值在6000Hz以下为正差，以上为负差，当然6000Hz以下误差满足0.56%的要求，以上就不行了。
改变Keil51中主频为24KHz，误差会下降，与预期一样，但达不到protues中的效果。

胖螃蟹

频率测量，用单片机中断时有问题的，低频时无所谓，单当频率过高，会把CPU累死的！你可以CPU内部计数器与外部硬件计数器同步工作。采用T/M法，使用timer对外部频率进行计数，使用timer比较输出中断，当计数一定值时，使能外部引脚信号，启动外部计数器对固定参考频率计数，这样可以的！                                                                                                                                                                       

wxqms

我不能用T/M法的！现在的计算方法在低频和高频时精度很高，只是当输入频率高时，比如我只测量255个脉冲，在测量时其它子程序是关了的，测量完成，会关掉测量，只进行运算。 软件仿真中，这种方法是成功的，精度很高，但在产品中误差很大，找不到原因。
我说下吧：我测量后转换为步进电机的旋转角度，驱动指针，指示精度要求很高，0.56%，我软件的设计精度确实达到了0.05%，可产品在高频时就不行，还要搞个分段补偿，晕死了！！！
也就是就说线性测量，测量结果成了非线性。

zhanglang660

楼主还挺专业的啊！ 又是仿真，又是理论算法！我设计可没这么认真，值得学习！但几个问题，1、你用的51架构的MCU主频12Mhz，要测量16Khz是不是有点难度啊？！除去指令周期也就2-6MHz，全部用于测量都好像有点勉强啊！2、好像你还有其他功能，不知道是否用到中断，51架构的中断好像并不是正真的中断，引发中断后要是有其他中断被引发，会打断前面的中断的，这样消耗的指令周期，有可能对测量产生影响；我有次做PWM控制时就出项这种现象；3、听说你用光耦接入的，不知道用的是那种光耦，光耦可是有延迟的，差的光耦延迟可是ms级的，超过10KHz频率都没信号了，不知道对测量有没影响。                                                                                                                                                                       

yubinwu

89C52的效率太低了,换成ATMEGA16或者别的精简指令集的芯片效果会好很多,51系列的单片机主频虽然高但是指令周期太长,一次中断的响应时间太长.                                                                                                                                                                       

ETRHStudio

以下是引用小可哥在2013-2-25 下午1:34的发言

主题：89C52的效率太低了,换成ATMEGA16或者别的精简指令集的芯片效果会好很多,51系列的单片机主频虽然高但是指令周期太长,一次中断的响应时间太长.

殿堂级ID出现，合影留念！

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频率高时候的误差，其分布的规律如何呢？因为51的定时器没有捕捉的方式，中断处理上可能误差另外高频时+-1的计数误差在总误差中相对会更大                                                                                                                                                                       

胖螃蟹

51的频率是低了 毕业后直接改用AVR了 现在的ARM系列价位也高不到哪里为什么要指定单片机型号呢，还有你那个光耦是否考虑换一个型号，光耦有一个响应参数的，有低速光耦和高速光耦之分。