案例讲解:555定时器和基于51单片机的频率计

在我们的日常生活中，很多的电子产品都需要脉冲，比如报警器、电子开关、电子玩具、电子钟表以及电子医疗设备等等。这样就产生了众多的脉冲发生器，其中555定时器就是最常见，使用最广泛的一种。

555定时器，又叫555多谐振荡器、555脉冲发生器、555时基电路，是电子工程领域中广泛使用的中规模集成电路，是将模拟电路和数字电路巧妙结合在一起的电子器件，具有结构简单，定时精度高，驱动能力强等优点，配以外部元器件，可以构成多种应用电路，广泛应用于脉冲振荡器，检测电路，自动控制电路甚至通信领域。可以这样说，555芯片能够驾驭的炉火纯青，那么就可以省下好多芯片的钱了。

555定时器的工作原理：

定时器如果是用双极性工艺制作的成为555，而CMOS工艺制作的成为7555。555芯片的电源电压范围宽，可以在4.5V~16V内正常工作，输出的驱动电流为200mA，它的内部接线图如下图：

555定时器包括以下部分：三个5K的电阻分压器，两个电压比较器，一个基本的RS触发器，一个缓冲器，一个放电晶闸管等。

555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态，在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1 的同相输入端电压为2VCC/3，C2的反相输入端电压为VCC/3，若触发输入端TR的电压小于2VCC/3，则比较器C2输出为0，可使RS触发器置1，则输出端为1。如果阀值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0.

• 555引脚功能如下：
  1脚：芯片地脚，一般情况下接地
  2脚：低触发端
  3脚：输出端Vout
  4脚：直接清零端，此脚接地，无论TR和TH处于何电平，电路输出为0，,所以此端应接电源
  5脚：串入一个0.01uF的电容接地
  6脚：TH高触发端
  7脚：放电的引脚，该引脚与放电管的集电极项链，用作电容的放电
  8脚：芯片电源脚，一般用5V
• 
• 调节电位器可以获得不同频率的脉冲，其中输出脉冲的周期F=0.7*(R1+2Pot)*C2。
• 好了，555芯片原理以及方波产生电路讲解完毕了，接下来生活君用51单片机来测定输出的频率，并显示在1602上。
  
  本例中，使用定时器/计数器0作为定时器产生1秒的标志，定时器1作为计数器，对P3^5输入的555脉冲进行计数，1秒所记的脉冲个数就是频率，并将个数显示在1602上。
  根据上述公式：F=0.7/((R1+2Pot)*C2)，C2为0.01的电容，当电位器Pot旋转到0Ω时，F=0.7*2000*0.00000001，则频率f=1/F=71428Hz，即1602显示71428左右。
  下面附上程序;
  1. #include<reg52.h>
     
  2. #include<intrins.h>
     
  3. #define RS_CLR RS=0
     
  4. #define RS_SET RS=1
     
  5. #define RW_CLR RW=0
     
  6. #define RW_SET RW=1
     
  7. #define EN_CLR EN=0
     
  8. #define EN_SET EN=1
     
  9. sbit RS = P2^5;
     
  10. sbit RW = P2^6;
      
  11. sbit EN = P2^7;
      
  12. unsigned char code LcdLine1[] =
      
  13. {
      
  14. "555 Timing Test"
      
  15. };
      
  16. unsigned char code LcdLine2[] =
      
  17. {
      
  18. "FREQ is: Hz"
      
  19. };
      
  20. bit Flag = 0;
      
  21. unsigned char Counter = 0,Hdata = 0,Ldata = 0,Pulse = 0;
      
  22. unsigned char data display[] =
      
  23. {
      
  24. 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
      
  25. };
      
  26. void DelayUs2x(unsigned char t)
      
  27. {
      
  28. while(--t);
      
  29. }
      
  30. void DelayMs(unsigned char t)
      
  31. {
      
  32. while(t--)
      
  33. {
      
  34. DelayUs2x(245);
      
  35. DelayUs2x(245);
      
  36. }
      
  37. }
      
  38. bit LCD_Check_Busy(void)
      
  39. {
      
  40. P0 = 0xFF;
      
  41. RS_CLR;
      
  42. RW_SET;
      
  43. EN_CLR;
      
  44. _nop_();
      
  45. EN_SET;
      
  46. return (bit)(P0 & 0x80);
      
  47. }
      
  48. void LCD_Write_Com(unsigned char com)
      
  49. {
      
  50. while(LCD_Check_Busy());
      
  51. RS_CLR;
      
  52. RW_CLR;
      
  53. EN_SET;
      
  54. P0 = com;
      
  55. _nop_();
      
  56. EN_CLR;
      
  57. }
      
  58. void LCD_Write_Data(unsigned char Data)
      
  59. {
      
  60. while(LCD_Check_Busy());
      
  61. RS_SET;
      
  62. RW_CLR;
      
  63. EN_SET;
      
  64. P0 = Data;
      
  65. _nop_();
      
  66. EN_CLR;
      
  67. }
      
  68. void LCD_Clear(void)
      
  69. {
      
  70. LCD_Write_Com(0x01);
      
  71. DelayMs(5);
      
  72. }
      
  73. void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s)
      
  74. {
      
  75. if (y == 0)
      
  76. LCD_Write_Com(0x80 + x);
      
  77. else
      
  78. LCD_Write_Com(0xC0 + x);
      
  79. while (*s)
      
  80. {
      
  81. LCD_Write_Data( *s);
      
  82. s ++;
      
  83. }
      
  84. }
      
  85. void LCD_Init(void)
      
  86. {
      
  87. LCD_Write_Com(0x38);
      
  88. DelayMs(5);
      
  89. LCD_Write_Com(0x38);
      
  90. DelayMs(5);
      
  91. LCD_Write_Com(0x38);
      
  92. DelayMs(5);
      
  93. LCD_Write_Com(0x38);
      
  94. LCD_Write_Com(0x08);
      
  95. LCD_Write_Com(0x01);
      
  96. LCD_Write_Com(0x06);
      
  97. DelayMs(5);
      
  98. LCD_Write_Com(0x0C);
      
  99. }
      
  100. void LcdDisplay(unsigned long num)
       
  101. {
       
  102. char i;
       
  103. for (i = 5; i >= 0; i--)
       
  104. {
       
  105. display[i] = (num % 10) + 0x30;
       
  106. num = num / 10;
       
  107. }
       
  108. for (i = 0; i < 5; i++)
       
  109. {
       
  110. if (display[i] == 0x30)
       
  111. display[i] = ' ';
       
  112. else
       
  113. break;
       
  114. }
       
  115. LCD_Write_String(7,1, display);
       
  116. }
       
  117. void init()
       
  118. {
       
  119. TMOD = 0x51;
       
  120. TH0 = 0x4c;
       
  121. TL0 = 0x00;
       
  122. TH1 = 0x00;
       
  123. TL1 = 0x00;
       
  124. ET0 = 1;
       
  125. ET1 = 1;
       
  126. EA = 1;
       
  127. PT1 = 1;
       
  128. TR0 = 1;
       
  129. TR1 = 1;
       
  130. }
       
  131. void main()
       
  132. {
       
  133. unsigned long frequency;
       
  134. P3 = 0xFF;
       
  135. init();
       
  136. LCD_Init();
       
  137. LCD_Clear();
       
  138. LCD_Write_String(0,0, LcdLine1);
       
  139. LCD_Write_String(0,1, LcdLine2);
       
  140. while (1)
       
  141. {
       
  142. if (Flag)
       
  143. {
       
  144. Hdata = TH1;
       
  145. Ldata = TL1;
       
  146. frequency = ((Pulse*65535)+(Hdata*256)+Ldata);
       
  147. Flag = 0;
       
  148. Pulse = 0;
       
  149. TH1 = 0x00;
       
  150. TL1 = 0x00;
       
  151. TH0 = 0x4c;
       
  152. TL0 = 0x00;
       
  153. TR1 = 1;
       
  154. TR0 = 1;
       
  155. }
       
  156. LcdDisplay(frequency);
       
  157. }
       
  158. }
       
  159. void Time0() interrupt 1
       
  160. {
       
  161. TL0 = 0x00;
       
  162. TH0 = 0x4c;
       
  163. Counter++;
       
  164. if (Counter == 20)
       
  165. {
       
  166. TR0 = 0;
       
  167. TR1 = 0;
       
  168. Counter = 0;
       
  169. Flag = 1;
       
  170. }
       
  171. }
       
  172. void Time1() interrupt 3
       
  173. {
       
  174. Pulse++;
       
  175. }

  复制代码
  
  
  
  这是生活君自己所写的程序，然后烧录在自己的开发板上，得到了下面的结果：
• 
  
• 使用12Mhz的晶振，51单片机外部技术最大速率为500Khz，如果想要更大量程的频率计，小伙伴们可以采用分频模块扩大量程，另外还可以在信号输入端接入放大整形模块，便于测量，结果更准确，显示方式可以改成数码管显示，小伙伴们可以自行添加功能。