案例講解:555定時(shí)器和基于51單片機(jī)的頻率計(jì)

在我們的日常生活中，很多的電子產(chǎn)品都需要脈沖，比如報(bào)警器、電子開(kāi)關(guān)、電子玩具、電子鐘表以及電子醫(yī)療設(shè)備等等。這樣就產(chǎn)生了眾多的脈沖發(fā)生器，其中555定時(shí)器就是最常見(jiàn)，使用最廣泛的一種。

555定時(shí)器，又叫555多諧振蕩器、555脈沖發(fā)生器、555時(shí)基電路，是電子工程領(lǐng)域中廣泛使用的中規(guī)模集成電路，是將模擬電路和數(shù)字電路巧妙結(jié)合在一起的電子器件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定時(shí)精度高，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，配以外部元器件，可以構(gòu)成多種應(yīng)用電路，廣泛應(yīng)用于脈沖振蕩器，檢測(cè)電路，自動(dòng)控制電路甚至通信領(lǐng)域�？梢赃@樣說(shuō)，555芯片能夠駕馭的爐火純青，那么就可以省下好多芯片的錢(qián)了。

555定時(shí)器的工作原理：

定時(shí)器如果是用雙極性工藝制作的成為555，而CMOS工藝制作的成為7555。555芯片的電源電壓范圍寬，可以在4.5V~16V內(nèi)正常工作，輸出的驅(qū)動(dòng)電流為200mA，它的內(nèi)部接線(xiàn)圖如下圖：

555定時(shí)器包括以下部分：三個(gè)5K的電阻分壓器，兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本的RS觸發(fā)器，一個(gè)緩沖器，一個(gè)放電晶閘管等。

555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)，在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1 的同相輸入端電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端電壓為VCC/3，若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于2VCC/3，則比較器C2輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，則輸出端為1。如果閥值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，則C1的輸出為0，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0.

• 555引腳功能如下：
  1腳：芯片地腳，一般情況下接地
  2腳：低觸發(fā)端
  3腳：輸出端Vout
  4腳：直接清零端，此腳接地，無(wú)論TR和TH處于何電平，電路輸出為0，,所以此端應(yīng)接電源
  5腳：串入一個(gè)0.01uF的電容接地
  6腳：TH高觸發(fā)端
  7腳：放電的引腳，該引腳與放電管的集電極項(xiàng)鏈，用作電容的放電
  8腳：芯片電源腳，一般用5V
• 

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  2017-7-11 13:57 上傳
• 調(diào)節(jié)電位器可以獲得不同頻率的脈沖，其中輸出脈沖的周期F=0.7*(R1+2Pot)*C2。
• 好了，555芯片原理以及方波產(chǎn)生電路講解完畢了，接下來(lái)生活君用51單片機(jī)來(lái)測(cè)定輸出的頻率，并顯示在1602上。
  
  本例中，使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0作為定時(shí)器產(chǎn)生1秒的標(biāo)志，定時(shí)器1作為計(jì)數(shù)器，對(duì)P3^5輸入的555脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，1秒所記的脈沖個(gè)數(shù)就是頻率，并將個(gè)數(shù)顯示在1602上。
  根據(jù)上述公式：F=0.7/((R1+2Pot)*C2)，C2為0.01的電容，當(dāng)電位器Pot旋轉(zhuǎn)到0Ω時(shí)，F(xiàn)=0.7*2000*0.00000001，則頻率f=1/F=71428Hz，即1602顯示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. }

  復(fù)制代碼
  
  
  
  這是生活君自己所寫(xiě)的程序，然后燒錄在自己的開(kāi)發(fā)板上，得到了下面的結(jié)果：
• 

  2c44000408342625e7b8.jpg (50.67 KB, 下載次數(shù): 125)

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  2017-7-11 13:58 上傳

  
  
• 使用12Mhz的晶振，51單片機(jī)外部技術(shù)最大速率為500Khz，如果想要更大量程的頻率計(jì)，小伙伴們可以采用分頻模塊擴(kuò)大量程，另外還可以在信號(hào)輸入端接入放大整形模塊，便于測(cè)量，結(jié)果更準(zhǔn)確，顯示方式可以改成數(shù)碼管顯示，小伙伴們可以自行添加功能。