4.10 51單片機-使用計數器測量NE555脈沖頻率

4.10 使用計數器測量NE555脈沖頻率

4.10.1 原理圖介紹

圖4-10-1

圖4-10-2

4.10.2 單片機的計數器模式介紹

STC90C51RC/RD+系列單片機內部設定的兩個16位定時器/計數器T0和T1都具有計數方式和定時方式兩種作業方式，對每個定時器/計數器(T0和T1)，在特殊功能暫存器TMOD中都有一控制-C/T來選擇T0或者T1為定時器還是計數器，定時器/計數器的核心部件是一個加法計數器，其本質是對脈沖進行計數，只是計數脈沖來源不同：如果計數脈沖來自系統時鐘，則為定時方式，此時定時器/計數器每12個時鐘或者每6個時鐘得到一個計數脈沖，計數值加1；如果計數脈沖來自單片機外部引腳(T0為P3.3,T1為P3.3)，則為計數方式，每來一個脈沖加1，

圖4-10-3

4.10.3 NE555定時器介紹

555定時器是一種集成電路芯片，常被用于定時器、脈沖產生器和振蕩電路，555可被作為電路中的延時器件、觸發器或起振元件，

555定時器可作業在三種作業模式下：

單穩態模式：在此模式下，555功能為單次觸發，應用范圍包括定時器，脈沖丟失檢測，反彈跳開關，輕觸開關，分頻器，電容測量，脈沖寬度調制（PWM）等，

無穩態模式：在此模式下，555以振蕩器的方式作業，這一作業模式下的555芯片常被用于頻閃燈、脈沖發生器、邏輯電路時鐘、音調發生器、脈沖位置調制（PPM）等電路中，如果使用熱敏電阻作為定時電阻，555可構成溫度傳感器，其輸出信號的頻率由溫度決定，

雙穩態模式（或稱施密特觸發器模式）：在DIS引腳空置且不外接電容的情況下，555的作業方式類似于一個RS觸發器，可用于構成鎖存開關，

4.10.4 示例代碼

下面代碼里，配置定時器1為16位計數器模式并開啟計數中斷；NE555脈沖發生器接在單片機的P3.3引腳輸入脈沖，通過定時器1進行計數，再配置定時器0為16位定時器模式，50毫秒超時一次，在中斷服務函式里記錄超時的次數，當超時20次表示1秒鐘時間到達，1秒鐘時間到達之后，在定時器0的中斷服務函式里關閉定時器0和計數器1，在主函式里判斷計數器是否停止，如何計數器停止就表示1秒鐘時間到達，之后就讀取1秒鐘之內計數器1記錄的脈沖數量，通過數碼管進行顯示，

用總脈沖量/總時間，就可以得出脈沖的周期，

示例代碼:

#include <reg51.h>
u32 time1_cnt=0; //記錄計數器1收到的外部脈沖數量
u32 time0_cnt=0; //記錄定時器0的超時時間次數
u32 Freq=0;
int main()
{
    Timer0_16bit_Init(50000); //初始化定時器0，定時50ms一次
    Timer1_16bit_CntMode_Init(); //初始化計數器1
    while(1)
    {
        if(TR0==0) //當定時器0停止時，表示1秒鐘時間到達
        {
            Freq=time1_cnt+(TH1<<8|TL1); //得到1秒鐘內計算的脈沖數
            time1_cnt=0;//清除脈沖計數
            TH1=0; //將計數器的值清零
            TL1=0;
            TR0=1; //開啟定時器0
            TR1=1; //開啟計數器1
        }
        LED_DisplayNumber(Freq); //顯示脈沖個數
    }
}

//共陰極數碼管編碼(要顯示的段就輸出1)
//數字0~9
code u8 LED2_Coding[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};
//定義38譯碼器的引腳
sbit HC138_A0=P2^2; //A
sbit HC138_A1=P2^3; //B
sbit HC138_A2=P2^4; //C
#define LED P0  //定義LED引腳

//設定數碼管顯示指定的數字
void LED_DisplayNumber(unsigned long number)
{
    u16 i,j;
    u8 display_data[8];//存放當前數碼管顯示的資料
    //以下代碼將number按十進制位從低到高依次提取并轉為數碼管顯示字符
    display_data[0] = LED2_Coding[number/10000000%10];     
    display_data[1] = LED2_Coding[number/1000000%10];
    display_data[2] = LED2_Coding[number/100000%10];
    display_data[3] = LED2_Coding[number/10000%10];
    display_data[4] = LED2_Coding[number/1000%10];
    display_data[5] = LED2_Coding[number/100%10];
    display_data[6] = LED2_Coding[number/10%10];
    display_data[7] = LED2_Coding[number/1%10];
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        switch(i)    //位選，選擇點亮的數碼管，
        {
            case 0:
                HC138_A0=0;HC138_A1=0;HC138_A2=0; break;//顯示第0位
            case 1:
                HC138_A0=1;HC138_A1=0;HC138_A2=0; break;//顯示第1位
            case 2:
                HC138_A0=0;HC138_A1=1;HC138_A2=0; break;//顯示第2位
            case 3:
                HC138_A0=1;HC138_A1=1;HC138_A2=0; break;//顯示第3位
            case 4:
                HC138_A0=0;HC138_A1=0;HC138_A2=1; break;//顯示第4位
            case 5:
                HC138_A0=1;HC138_A1=0;HC138_A2=1; break;//顯示第5位
            case 6:
                HC138_A0=0;HC138_A1=1;HC138_A2=1; break;//顯示第6位
            case 7:
                HC138_A0=1;HC138_A1=1;HC138_A2=1; break;//顯示第7位 
        }
        LED=display_data[i];     //控制數碼管的顯示資料值
        j = 100;                 //掃描間隔時間設定
        while(j--){}    
        LED=0x00;             //消隱,所有數碼管都不顯示
    }
}

u16 T0_Update_data;//定時器0的初始值
void Timer0_16bit_Init(u16 us)
{   
    //當前實驗板上的晶振實際頻率為: 12MHZ
    u16 val=us/(12/12); //得到計數的時間,只要整數部分
    T0_Update_data=65535-val; //得到重裝載值
    TMOD&=0xF0;     //清除配置
    TMOD|=0x01;     //配置定時器0作業在16位定時器模式
    TH0=T0_Update_data>>8; //定時器0高位重裝值
    TL0=T0_Update_data;    //定時器0低位重裝值
    EA=1;                  //開啟總中斷
    ET0=1;                 //開啟定時器0溢位中斷
    TR0=1;                 //開啟定時器0
}
//定時器0的重裝值更新函式
void Timer0_Update(void)
{
    TH0=T0_Update_data>>8; //定時器0高位重裝值
    TL0=T0_Update_data;    //定時器0低位重裝值
}
/*
配置定時器1初始化為16位計數器模式
*/
void Timer1_16bit_CntMode_Init(void)
{   
    //當前實驗板上的晶振實際頻率為: 12MHZ
    TMOD&=0x0F; //清除配置
    TMOD|=0x50; //配置定時器1作業在16位計數器模式
    EA=1;       //開啟總中斷
    ET1=1;      //開啟定時器1溢位中斷
    TR1=1;      //啟動定時器1
}

/*定時器0的中斷服務函式*/
void TIM0_IRQHandler(void) interrupt 1
{
    time0_cnt++;
    //定時器0配置50ms超時一次，超時次數到達20次表示1秒鐘時間到達
    if(time0_cnt==20)
    {
        time0_cnt=0;
        TR0=0; //關閉定時器0
        TR1=0; //關閉計數器1
    }
    Timer0_Update(); //定時器0的重裝載
}

/*定時器1的中斷服務函式*/
void TIM1_IRQHandler(void) interrupt 3  //定時器1
{
    //當前計數器配置為16位模式，進入一次中斷就表示計數了65536次
time1_cnt+=65536; 
}