内容发布更新时间 : 2024/5/3 22:15:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

课题六 简易频率计

知识点：

1．熟悉定时器/计数器的工作原理；

2．掌握定时器/计数器中断有关寄存器的设置；

3．掌握定T0、T1在不同方式下定时和计数的初始值计算； 4．理解中断服务程序的执行过程；

5．掌握单片机实现简易频率计的原理和方法。 6． 技能点：

1．会正确按照格式编写中断服务程序； 2．会编写时器/计数器中断的初始化程序。 3．会编写时器/计数器中断的服务程序。

一、任务目标

本课题的任务是用单片机实现简易频率计，电路连接如图6-1所示。通过简易频率计的实现，学会编写单片机中断服务程序的编写，以及学会定时中断的应用。需要说明一点，在图6-1中，演示用单片作频率计，为了减少信号源，电路作了两个处理，一是电路CPU采用AT89S52，二是编程时利用AT89S52的定时/计数器2。这样，编程既能实现从P1.0产生1000Hz的方波,双将其连接到P3.4(T0)作为被测信号的输入。电路中左边的一根连接线的作用就是将P1.0连接到P3.4。具体编程和实现作为练习留给读者思考。

图6-1 简易频率计

二、任务分析

数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。根据电信号的频率的定义，就是在1秒钟内信号变化的周期数。在一个单片机系统中，为了实现频率的测量，就是要对外部信号进行计数，每到1秒时，将计数所得的数值送到显示器上。也就是说，单片机要做两件事，一是要进行1秒钟的定时，二是要测量外部信号的周期数。而单片机的定时器/计数器恰好能做到这一点。为了容易理解定时器/计数器作这两个方面的应

用，本任务将分为以下三个小任务来讲解。

任务一 输出1000Hz的方波

1.任务目标

使用AT89S51单片机，利用定时中断实现从P1.0输出1000Hz的方波。 2.任务分析

从P1.0输出1000Hz的方波，实际上就是要求从P1.0输出周期为1ms的方波。为了简化程序，将输出的方波的占空比设定为50%，则高电平和低电平的时间各为1ms的一半，即各为500μs。

要完成输出1000Hz的方波，即在P1.0输出500μs交替变化的高低电平，就是要在单片机中实现定时500μS的定时，在每次定时时间到了的时候，将P1.0的电平改变就可以了。而一个引脚的电平的改变，使用取反指令就可以完成。

使用同样的方式，如果改变定时时间，则可以改变输出的数字信号的周期（频率）。单片机能够输出不同频率的方波，既可以作为其他电路的信号源，也可以直接驱动音响，发出对应的声音，作为报警器、简易音乐等信号的提供者。

3.程序设计

#include

#define uchar unsigned char

sbit CLK=P1^0;//定义输出引脚

void main() {

TMOD=0X01; //设置定时器0为模式1； TH0=(65536-500*110592/120000)/256; //高八位的初始值 TL0=(65536-500*110592/120000)%6; //低八位的初始值 ET0=1; //允许定时器0产生中断 EA=1; //开中断 TR0=1; //开始计数

while(1) {

; //主程序，什么也不做，也可以是其他程序 } }

void time0() interrupt 1 {

TH0=(65536-500*110592/120000)/256;//高八位的初始值 TL0=(65536-500*110592/120000)%6;//低八位的初始值

CLK=~CLK; /*每次中断为500us,一个周期为1000us，产生的频率就为1000Hz*/ }

4.相关知识

⑴ 定时器/计数器的工作原理

在51系列单片机中有两个可编程的定时/计数器，分别叫T0和T1，它们既可以工作于定时模式，也可以工作于外部事件计数模式。T1还可以作为串行接口的波特率发生器。定时/计数器实质上就是一个加1计数器， T0是由TL0（8AH）和TH0（8CH）组成，T1

是TL1（8BH）和TH1（8DH）组成。这两个计数器的计数工作是由定时/计数器的控制寄存器TMOD的设置来控制。TCON是定时/计数器的控制寄存器，用于控制T0、T1的启动、停止和设置溢出标志。当计数溢出（计数器计数到所有位全为“1”时，再来一个计数脉冲，使计数各位全部回到零）时，使定时中断允许寄存器TCON的TF0或TF1位置1，向CPU发出中断请求，在定时/计数器中断允许的情况下，引起定时中断。当发生溢出时，如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到，如果工作于计数模式，则表示计数值已计满。

当定时/计数器对具有固定时间间隔的内部机器周期进行计数时，它是定时器，能间隔一段时间（可通过软件设置）调用定时中断服务程序；当它对外部输入脉冲进行计数时，它是计数器，作为计数器，最高能计数的外部频率为晶振的1/24。

⑵定时器/计数器的控制寄存器TMOD

与外部中断控制一样，定时/计数器的工作也是由两个特殊功能寄存器控制，这两个特殊功能寄存器是TMOD和TCON。

模式控制寄存器TMOD，是对定时器0和定时器1的计数方式和计数器控制方式进行设置的寄存器，低4位用于T0，高4位用于T1。TMOD的八位功能如下所示：

TMOD

内部地址89H GATE CT M1 M0 GATE CT M1 M0

└─────定时器1 ──┘ └─────定时器0 ──┘

GATE ：定时器动作开关控制位，也称门控位。当GATE=1 时，INT0或INT1 引脚为高电平，同时单片机内部的定时器中断控制寄存器TCON中的 TR0 或 TR1 控制位为1时，计时/计数器 0 或计时/计数器1 才会工作。若GATE=0时，只要将TR0或TR1控制位设为1，就可以启动计时/计数器0或计时/计数器 1工作。

CT ：定时/计数器模式选择位。CT=1时，设置成为计数器方式，定时/计数器的计数脉冲输入来自外部引脚 T0（P3.4）或 T1（P3.5） 输入的外部脉冲。CT=0时，设置为定时器方式，定时/计数器的计数脉冲输入来自单片机内部系统时钟提供的工作脉冲（系统晶振输出脉冲经12分频），计数值乘以机器周期就是定时的时间。

M1、M0：定时工作模式选择位。定时/计数器有4种工作模式，由M1M0进行设置。其中，00：模式0；01：模式1；10：模式2；11：模式3。

须要注意的是TMOD不能位寻址，只能是整个字节进行设置, 如程序中TMOD=0X01;语句就是对TMOD进行整体设置。CPU复位时TMOD所有位清0。

⑶定时器/计数器的工作方式

模式0：工作于模式0的定时/计数器是一个13位的定时/计数器。其最大计数值为：13

M=2=8192，THx的高八位和TLx的低五位构成13位。对于不同的计数要求，T0、T1计数器的初始值设置命令为

13

THx=(2－t×f/12)/32=(8192-t×f/12)/32；

13

TLx=(2－t×f/12)2=(8192-t×f/12)2；

表达式中，如果为定时方式，则t为需要定时的时间，单位为μS，f为单片机的工作频率，单位为MHz；如果为计数方式，则t为需要计数的次数，f=12。

模式1：在模式1中，由THx的高八位和TLx的低八位构成全16位定时/计数器，其最大计数值为：M=216=65536。其初始值设置命令为

16

THx=(2－t×f/12)/256=(65536-t×f/12)/256；

16

TLx=(2－t×f/12)/256=(65536-t×f/12)%6；

式中t和f的说明与模式0相同。在实际中这种模式应用较多。

模式2：模式2的定时/计数器为能自动重置初值连续工作的8位定时/计数器。最大能计数值为256。其初始值设置命令为

THx=256－t×f/12； TLx=256－t×f/12；