频率定义为每秒的周期数,也可以定义为一个周期经过的时间“T”的倒数。在这个项目中,我们将计算进入 8051 单片机端口 3.5 的脉冲数,并将其显示在 1602 液晶显示器上。即在8051的3.5端口测量信号的频率。这里我们使用AT89S52 单片机,采样555 IC在非稳态模式下产生脉冲数进行演示。
所需组件:
??8051单片机(AT89S52)
??1602液晶显示器
??频率源(555 定时器)
??电位器
电路原理图:
??555定时器的方波脉冲发生器
使用 8051 的 TIMER 测量频率:
??8051单片机 是一个8位单片机,具有128字节的片上RAM、4K字节的片上ROM、两个定时器、一个全双工串行口和四个8位端口。
??AT89S52要将端口 3.5 配置为计数器,需要将 TMOD 寄存器值设置为 0x51。下图是TMOD 寄存器。
??TRx:即TR0/TR1为TCON寄存器中定时器运行控制位,相当于定时器的开关,置1开始计时,置0(清0)停止计时;
??INTx:即INT0/INT1,外部中断引脚。
??GATE :当 GATE=1时,定时/计数器仅在 INTx 引脚为高电平且 TRx 控制引脚高电平时启用。当 GATE=0时,只要 TRx为高电平,定时器就会被启用。
??C/T(Count/Timer)定时器/计数器切换开关:C/T=0为定时模式,C/T=1为计数模式;
??M1和M0表示定时/计数器操作模式。
??当 TMOD = 0x51 时,timer1 用作计数器,并以模式 1(16 位)运行。
??关于8051定时/计数器方面的内容这里不展开,有兴趣的请自行学习相关内容。
555定时器作为频率源:
??频率源应产生方波,最大振幅限制在5V,因为 8051 单片机的端口不能处理大于 5V 的电压。
??8051定时/计数器在模式1时,提供两个16位定时/计数器,计数范围0-65535,计量数存放在TH1 (高8位)和 TL1(低8位) 寄存器。由于 TH1 和 TL1 寄存器的存储限制,TH1 和 TL1 最多可以保存 65536 个计数。
??在这个8051 频率计项目中,使用555定时器在非稳态模式下产生可变频率方波。555 IC 产生的信号频率可以通过调整电位器来改变。
??在这个项目中,Timer1 (T1) 对进入 8051单片机端口 3.5 的脉冲数进行计数,计数值将分别存储在 TH1 和 TL1 寄存器中。要组合 TH1 和 TL1 寄存器的值,使用以下公式。
??脉冲数 = TH1 *_(0x100) + TL1
??在采用12 MHz晶振的情况下,单片机最大计数速度为0.5 MHz即500 kHz。
??此项目只计算在 50 毫秒内发生的“脉冲数”,信号的频率又被定义为每秒的经过的周期数。要将其转换为频率,转换如下:
??f = 脉冲数*_20
代码说明:
??对于1602 LCD 与 8051 单片机的接口,我们须定义 1602 lcd 连接到 8051 单片机的引脚:
??sbit rs=P2^7;_//1602 lcd 的 RS 脚接 P2.7,
??sbit rw=P2^6;_//1602 lcd 的 RW 脚接 P2.6,
??sbit en=P2^5;_//1602 lcd 的 E 脚接 P2.5,
??数据引脚连接到 8051 单片机的端口 0。
??接下来定义一些在程序中使用的函数:
??//delay延时函数用于创建指定的时间延迟,
??void delay(unsigned int);_
??//Cmdwrt 函数用于向 1602 lcd 显示器发送命令
??void cmdwrt(unsigned char);_
??//datawrt函数用于向 1602 lcd 显示器发送数据。
??void datawrt(unsigned char);_
??1602 LCD初始化代码:清屏、显示光标、强制光标到第 1 行开头等:
??for(i=0;i<5;i++)
??{
??cmdwrt (cmd[i]);_
??delay (1);_
??}
??8051定时/计数器初始化代码中:
??//将timer1配置为计数器,并将操作模式设置为模式1,
??// 用于计数脉冲数。
??TMOD=0x51;_
??//Timer0 配置为定时器,操作模式设置为模式 1,用于产生延时。
??TL1=0;_
??//TH1 和 TL1 值设置为 0,以确保从 0 开始计数。
??TH1=0;_
??定时器运行 50 ms。TR1=1 用于启动定时器,TR1=0 用于在 50 ms后停止定时器:
??TR1=1;_
??delay(50);_
??TR1=0;_
??将 TH1 和 TL1 寄存器中的计数值组合起来,然后乘以 20得到 1 秒内的总周期数:
??Pulses = TH1*(0x100) + TL1;_
??Pulses = pulses*20;_
??将频率值转换为单字节,以便于在 1602 lcd 显示器上显示:
??d1 = pulses %_10;_
??s1 = pulses %_100;_
??s2 = pulses %_1000;_
??s3 = pulses %_10000;_
??s4 = pulses %_100000;_
??d2 = (s1-d1) / 10;_
??d3 = (s2-s1) / 100;_
??d4 = (s3-s2) / 1000;_
??d5 = (s4-s3) / 10000;_
??d6 = (pulses-s4) / 100000;_
??把频率值的各个数字被转换为 ASCII格式,并显示在 1602显示器上:
??If(pulses>=)
??datawrt ( 0x30 + d6);_
??if(pulses>=10000)
??datawrt( 0x30 + d5);_
??if(pulses>=1000)
??datawrt( 0x30 + d4);_
??if(pulses>=100)
??datawrt( 0x30 + d3);_
??if(pulses>=10)
??datawrt( 0x30 + d2);_
??datawrt( 0x30 + d1);_
??向 1602 lcd 显示器发送命令:
??该命令通过8051 单片机的端口 0发送到1602 lcd。RS 为低电平以进行命令写入。RW 为低电平以进行写操作。在使能 (E) 引脚上施加高到低脉冲(下降沿)以执行命令写入操作。
??void cmdwrt (unsigned char_x)
??{
??P0=x;_
??rs=0;_
??rw=0;_
??en=1;_
??delay(1);_
??en=0;_
??}
??将数据发送到 1602 lcd:
??通过数据8051 单片机的端口 0发送到1602lcd。RS 为高电平以进行命令写入。RW 为低电平以进行写操作。在使能(E)引脚上施加高到低脉冲(下降沿)以执行数据写入操作。
??void datawrt (unsigned char_y)
??{
??P0=y;_
??rs=1;_
??rw=0;_
??en=1;_
??delay(1);_
??en=0;_
??}
??这就是我们如何使用 8051 单片机测量任何信号的频率。