使用8051微控制器测量任何信号频率的方式

频率定义为每秒的周期数。它也可以定义为总时间“T”的倒数。在本项目中，我们将计算进入8051微控制器端口3.5的脉冲数，并将其显示在16 * 2 LCD显示屏上。所以基本上我们测量了8051端口3.5的信号频率。这里我们使用了AT89S528051芯片，在非稳定模式下使用555 IC来生成采样脉冲进行演示。

所需组件：

8051 微控制器 （AT89S52）

16*2液晶显示屏

频率源（555 定时器）

电位计

连接线

电路图：

 

使用 8051 定时器测量频率：

8051微控制器是一款8位微控制器，具有128字节的片上RAM，4K字节的片上ROM，两个定时器，一个串行端口和四个8位端口。8052微控制器是微控制器的扩展。要将端口 3.5 配置为计数器，TMOD 寄存器值设置为 0x51。下图显示了TMOD寄存器。

 

门	C / T	M1	M0	门	C / T	M1	M2
定时器 1	定时器 0

 

GATE- 设置 GATE时，仅当 INTx 引脚为高电平且 TRx 控制引脚设置为 TRx 控制引脚时，才会使能定时器或计数器。当 GATE 被清除时，只要 TRx 控制位设置为 U，定时器就会启用。

C / T– 当C / T= 0时，它充当计时器。当 C/T = 1 时，它充当计数器。

M1 和M0表示工作模式。

对于 TMOD = 0x51，定时器1充当计数器，并在模式1（16位）下运行。

16 * 2 LCD用于以赫兹（Hz）显示信号的频率。如果您不熟悉 16x2 LCD，请在此处查看有关 16x2 LCD 引脚及其命令的更多信息。另请查看如何将液晶屏与8051连接。

555定时器作为频率源：
频率源应产生方波，最大幅度限制为5V，因为8051微控制器的端口无法处理大于5V的电压。它可以测量的最大频率为655.35 KHz，因为TH1和TL1寄存器的内存限制（每个8位）。在 100 毫秒内，TH1 和 TL1 最多可容纳 65535 个计数。因此，可以测量的最大频率为 65535 * 10 = 655.35 KHz。

在这个 8051 频率计项目中，我在非稳定模式下使用 555 定时器来产生可变频率方波。555 IC产生的信号频率可以通过调整电位计来改变，如本项目结束时给出的视频所示。

在本项目中，Timer1 （T1） 对进入 8051 微控制器端口 3.5 的脉冲数进行 100 毫秒的计数。计数值将分别存储在 TH1 和 TL1 寄存器中。为了组合TH1和TL1寄存器的值，使用以下公式。

Pulses = TH1 * (0x100) + TL1
现在，“脉冲”将在 100 毫秒内具有周期数。但信号的频率定义为每秒的周期数。要将其转换为频率，请使用以下公式。

Pulses = Pulses * 10
工作和代码解释：
本项目结束时给出了该频率计的完整 C 程序。代码被分成有意义的小块，并在下面解释。

对于与8051微控制器的16 * 2 LCD接口，我们必须定义16 * 2 LCD连接到8051微控制器的引脚。16*2 LCD 的 RS 引脚连接到 P2.7，16*2 LCD 的 RW 引脚连接到 P2.6，16*2 LCD 的 E 引脚连接到 P2.5。数据引脚连接到 8051 微控制器的端口 0。

sbit rs=P2^7; 
sbit rw=P2^6; 
sbit en=P2^5; 
接下来，我们必须定义一些在程序中使用的函数。延迟功能用于创建指定的时间延迟。Cmdwrt功能用于向16 * 2 LCD显示器发送命令。Datawrt功能用于将数据发送到16 * 2 LCD显示器。

void delay(unsigned int) ; 
void cmdwrt(unsigned char); 
void datawrt(unsigned char); 
在代码的这一部分中，我们将命令发送到 16*2 lcd。清除显示、递增光标、强制光标以 1 开头等命令圣在指定的时间延迟后，线被一一发送到16 * 2液晶显示器。

for(i=0;i<5;i++) 
{
cmdwrt (cmd[i]);
delay (1);
}
在代码的这一部分中，定时器1配置为计数器，操作模式设置为模式1。

定时器0配置为定时器，操作模式设置为模式1。定时器1用于计算脉冲数，定时器0用于产生延时。TH1 和 TL1 值设置为 0，以确保计数从 0 开始。

TMOD=0x51;
TL1=0; 
TH1=0;
在代码的这一部分中，计时器运行 100 毫秒。使用延迟功能生成 100 毫秒的延迟。TR1=1 用于启动计时器，TR1=0 用于在 100 毫秒后停止计时器。

TR1=1;
delay(100);
TR1=0;
在代码的这一部分中，将 TH1 和 TL1 寄存器中存在的计数值组合在一起，然后乘以 10 以获得 1 秒内的总周期数。

Pulses = TH1*(0x100) + TL1; 
Pulses = pulses*10;
在代码的这一部分中，频率值被转换为单个字节，以便于在16 * 2 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;
在代码的这一部分中，频率值的各个数字被转换为ASCII格式，并显示在16 * 2 LCD显示屏上。

If (pulses>=100000)
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);
在代码的这一部分中，我们将命令发送到 16*2 LCD 显示器。该命令将复制到 8051 微控制器的端口 0。对于命令写入，RS 设置为低电平。对于写入操作，RW 设置为低电平。在使能 （E） 引脚上施加高到低脉冲以启动命令写入操作。

void cmdwrt (unsigned char x)
{
P0=x; 
rs=0; 
rw=0; 
en=1; 
delay(1);
en=0;
}
在代码的这一部分中，我们将数据发送到16 * 2 LCD显示器。数据将复制到 8051 微控制器的端口 0。RS 设置为高电平以进行命令写入。对于写入操作，RW 设置为低电平。在使能（E）引脚上施加高到低脉冲以启动数据写入操作。

void datawrt (unsigned char y)
{
P0=y;
rs=1;
rw=0;
en=1;
delay(1);
en=0;
}

这就是我们使用8051微控制器测量任何信号频率的方式。

#include



sbit rs=P2^7; 

sbit rw=P2^6; 

sbit en=P2^5; 



void delay(unsigned int) ;

void cmdwrt(unsigned char); 

void datawrt(unsigned char);



void main (void)

{

unsigned long int pulses;

unsigned char i;

unsigned int s1,s2,s3,s4;

unsigned char d1,d2,d3,d4,d5,d6;

unsigned char cmd[]={0x38,0x01,0x06,0x0c,0x82};

unsigned char msg[]={"Freq: "};

unsigned char msg2[]={" Hz"};



for(i=0;i<5;i++) 

{

cmdwrt(cmd[i]); 

delay(1);

}



while(1)

{

TMOD=0x51;

TL1=0;

TH1=0;



TR1=1;



delay(100);



TR1=0;



pulses= TH1*256 + TL1;

pulses=pulses*10;



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;



cmdwrt(0x01);

delay(1); 



for(i=0;msg[i]!='';i++)

datawrt(msg[i]);



if(pulses>=100000) 

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);



for(i=0;msg2[i]!='';i++)

datawrt(msg2[i]);

delay(1000);

}

}





void cmdwrt (unsigned char x)

{ 

P0=x; 

rs=0; 

rw=0; 

en=1; 

delay(1);

en=0;

}



void datawrt (unsigned char y)

{ 

P0=y; 

rs=1; 

rw=0; 

en=1; 

delay(1);

en=0;

}



void delay(unsigned int z)

{

unsigned int p;

for(p=0;p