用单片机的外部中断来测频率

用单片机的外部中断来测频率

用51单片机的外部中断来测频率

作者:佚名来源:本站原创点击数: 302 更新时间：2010年08月08日【字体：大中小】

//晶振:12M

//实验方法:首先要把51hei单片机开发板上的ne555的方波输出信号J7的第一脚用杜邦线

// 引入P3.2口,数码管即可显示ne555震荡电路当前的频率值,旋动PR1电位器可

// 发现数字有变化.

//原理：1秒钟内计数外部脉冲个数，如计数1000次，则表示频率为1000Hz

//1秒钟定时采用51单片机定时器0实现，外部脉冲由外部中断0引脚接入

#include<reg51.h>

#include"51hei.h"

#define uchar unsigned char

uchar counter1;

sbit duan=P2^6; //74HC573的LE端U5 LED的段选端

sbit wei=P2^7; //74HC573的LE端U4 LED的位选端

unsigned int counter2,tmp;

uchar table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; // 共阳型数码管0—9显示

unsigned int dis[6];

uchar con[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef}; //共阳型数码管控制端

init();

delay(uchar);

display();

jishu();

void main()

{guandz();

init();

while(1)

{

jishu();

}

}

//定时器0和外部中断0的初始化

init()

{

EA=1;

EX0=1;

ET0=1;

IT0=1;

TMOD=0x01;

TH0=0x3c;

TL0=0xaf;

TR0=1;

}

//延时程序

delay(uchar x)

{

uchar a,b;

for(a=x;a>0;a--)

for(b=20;b>0;b--);

}

//外部中断0中断程序

void external0() interrupt 0

{

tmp++;

}

//定时器0中断程序

void timer0() interrupt 1

{

TH0=0x3c;

TL0=0xaf;

counter1++;

}

//显示程序

display()

{

uchar i;

dis[0]=counter2/10000; //获取计数值的万位dis[5]=counter2%10000;

dis[1]=dis[5]/1000; // 获取计数值的千位dis[5]=dis[5]%1000;

dis[2]=dis[5]/100; // 获取计数值的百位

dis[5]=dis[5]%100;

dis[3]=dis[5]/10; // 获取计数值的十位

dis[4]=dis[5]%10; // 获取计数值的个位

for(i=0;i<5;i++) //依次显示万、千、百、十、个位，动态显示

{

// P0=0xff;

P0=con[i];

wei=1;

wei=0;

P0=table[dis[i]];

duan=1;

duan=0;

delay(1);

P0=0;

duan=1;

duan=0;

}

}

jishu()

{

if(counter1==20) //定时器定时50ms，故20次中断就表示1秒钟到达

{

counter2=tmp;

display();

tmp=0;

counter1=0;

}

else

display();

}

/计数器（Timer/counter）是单片机芯片中最基本的外围接口，它的用途非常广泛，常用于测量时间、速度、频率、脉宽、提供定时脉冲信号等。相对于一般8位单片机而言，AVR不仅配备了更多的定时/计数器接口，而且还是增强型的，功能非常强大。ATmega128一共配置了2个8位和2个16位，共4个定时/计数器，本小节重点对它的一些增强功能的应用做基本的介绍。

5.9.1 预分频器

定时/计数器最基本的功能就是对脉冲信号计数，当

计数器计满后（8位为255，16位为65535），再来一个脉冲它

就翻转到0，并产生中断信号。同其他单片机类似，AVR的定时/计数器的计数脉冲可以来自外部的引脚，也可以由从内部系统时钟获得；但AVR的定时/计数器在内部系统时钟和计数单元之间增加了一个预分频器，利用预分频器，定时/计数器可以从内部系统时钟获得不同频率的信号。表5-1为系统时钟为4MHz使用定时/计数器0的最高计时精度和时宽范围。

表5-1 T/C0计时精度和时宽（系统时钟4MHz）

分频系数计时频率最高计时精度（TCNT0=255）最宽时宽（TCNT0=0）

1 4MHz 0.25us 64us

8 500KHz 2us 512us

32 125KHz 8us 2.048ms

64 62.5KHz 16us 4.096ms

128 31.25KHz 32us 8.192ms

256 15.625KHz 64us 16.384ms

1024 3906.25Hz 256us 65.536ms

从表中看出，在系统时钟为4MHz时，8位的T/C0最高计时精度为0.25us，最长的时宽可达到65.536ms。而使用16位的定时/计数器时，不需要辅助的软件计数器，就可以非常方便的设计一个时间长达16.777216秒（精度为256us）的定时器，这对于其它的8位单片机是做不到的。

AVR单片机的每一个定时/计数器都配备独立的、多达10位的预分频器，由软件设定分频系数，与8/16位定时/计数器配合，可以提供多种档次的定时时间。使用时可选取最接近的定时档次，即选8/16位定时/计数器与分频系数的最优组合，减少了定时误差。所以，AVR定时/计数器的显著特点之一是：高精度和宽时范围，使得用户应用起来更加灵活和方便。此外，AVR的USART、SPI、I2C、WDT等都不占用这些定时/计数器。

5.9.2 输入捕捉功能

ATmega128的两个16位定时/计数器（T/C1、T/C3）具有输入捕捉功能，它是AVR定时/计数器的又一个显著的特点。其基本作用是当一个事件发生时，立即将定时/计数器的值锁定在输入捕捉寄存器中（定时/计数器保持继续运行）。利用输入捕捉功能，可以对一个事件从发生到结束的时间进行更加精确，如下面的示例中精确测量一个脉冲的宽度。测量一个脉冲的宽度，就是测量脉冲上升沿到下降之间的时间。不使用输入捕捉功能，一般情况往往需要使用两个外围部件才能完成和实现。如使用1个定时/计数器加1个外部中断（或模拟比较器）：定时/计数器用于计时；而外部中断方式设置成电平变化触发方式，用于检测脉冲的上升和下降沿。当外部中断输入电平由低变高，触发中断，读取时间1；等到输入电平由高变低时，再次触发中断，读取时间2；两次时间差

既为脉冲宽度。这种实现方式不仅多占用了一个单片机的内部资源，而且精度也受到中断响应时间的限制。因为一旦中断发生，MCU响应中断需要时间，在中断中可能要进行适当的中断现场保护，才能读取时间值。而此时的时间值比中断发生的时间已经滞后了。

而使用ATmega128的1个定时/计数器，再配合其输入捕捉功能来测量脉冲的宽度就非

常方便，下面是实现的程序示例。

#include <mega128.h>

#define ICP1 PIND.4 //脉冲输入由ICP1（Pind.4）输入

unsigned char ov_counter;

unsigned int rising_edge,falling_edge;

unsigned long pulse_clocks;

interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void) // T/C1溢出中断

{

ov_counter++; //记录溢出次数

}

interrupt [TIM1_CAPT] void timer1_capt_isr(void) // T/C1捕捉中断

{

if (ICP1)

{ //上升沿中断

rising_edge = ICR1; //记录上升沿开始时间

TCCR1B = TCCR1B & 0xBF; //设置T/C1为下降沿触发捕捉

ov_counter = 0; //清零溢出计数器

}

else

{ //下降沿中断

falling_edge = ICR1; //记录下降沿时间

TCCR1B = TCCR1B | 0x40; //设置T/C1为上升沿触发捕捉

pulse_clocks = (unsigned long)falling_edge - (unsigned long)rising_edge

+ (unsigned long)ov_counter * 0x10000 / 500; //计算脉冲宽度

}

}

void main(void)

{

TCCR1B=0x42; //初始化T/C1，1/8分频，上升沿触发捕捉

TIMSK=0x24; //允许T/C1溢出和捕捉中断

#asm("sei")

while (1)

{………

};

}

这段程序是在CVAVR中实现的。在T/C1的捕捉中断中，先检查ICP1的实际状态，以确定是出现了上升沿还是下降沿信号。如果中断是由上升沿触发的（ICP1为高电平），程

序便开始一次脉冲宽度的测量：记录下上升沿出现的时间，把T/C1的捕捉触发方式改为下降沿触发，并清空溢出计数器。如果中断由下降沿触发（ICP1为低电平），表示到达脉冲的未端，程序记录下降沿出现时间，计算出脉冲的宽度，再将T/C1的捕捉触发方式改为上升沿触发，以开始下一次的测量。

脉冲的实际宽度（毫秒格式）是根据T/C1的计数时钟个数来计算的。本例中T/C1的计数时钟是系统时钟（4MHz）的8分频，即500KHz，相应的计数脉冲宽度为2us。因此计算出从上升沿和下降沿之间总的计数脉冲个数，除以500个脉冲（为1ms）即得到以毫秒为单位的被测脉冲宽度了。

可以看到，使用定时/计数器以及配合它的捕捉功能测量脉冲宽度，不仅节省系统的硬件资源，编写程序简单，而且精度也高，因为读到的上升沿和下降沿的时间就是其实际发生的时间。

5.9.3 比较匹配输出和脉冲宽度调制PWM

（见已发表的主题）