引言
在单片机应用中，频率测量是非常常见的一项任务。通过测量信号的脉冲数量来计算其频率，可以用于各种应用，例如测量传感器输出的频率、计算脉冲宽度调制（PWM）波形的频率等。本实验将介绍单片机中的脉冲计数技术，并通过一个简单的频率测量实验来展示其应用。
实验目标
- 了解单片机中的脉冲计数技术原理；
- 掌握使用单片机进行频率测量的方法；
- 实现一个简单的频率计算实验。
实验材料
- STC89C52单片机开发板；
- 4位数码管模块；
- 10K电位器；
- 杜邦线。
实验原理
单片机中的脉冲计数技术通过统计一个特定信号的脉冲数量，然后根据测得的脉冲数量和给定时间的关系计算出频率。在单片机中，可以使用计数器模块来实现脉冲计数功能。计数器模块通常包含一个计数寄存器和控制逻辑电路。
以STC89C52单片机为例，其计数器模块具有2个计数器，分别是Timer0和Timer1。这两个计数器可以配置成16位计数器或者8位自动重装数器。在本实验中，我们将使用Timer0作为脉冲计数器。
具体实现步骤如下：
- 初始化Timer0计数器模块，选择计数模式并设置计数器初始值；
- 配置外部中断，使计数器开始计数；
- 使用中断服务程序（ISR）去处理计数器溢出情况，即脉冲数量超过计数器的最大值；
- 通过测量一定时间内脉冲的数量，计算出频率。
实验步骤
第一步：搭建电路
- 将STC89C52开发板上的P0口与4位数码管模块的端口相连接，用于显示测得的频率值；
- 将一个引脚配置为外部中断引脚，通过一个电位器模拟输入频率信号。
第二步：编写程序
#include <reg52.h>
sbit D1 = P0 ^ 0; // 数码管第1位
sbit D2 = P0 ^ 1; // 数码管第2位
sbit D3 = P0 ^ 2; // 数码管第3位
sbit D4 = P0 ^ 3; // 数码管第4位
void delay(unsigned int time) {
while (time--);
}
void display(unsigned int number) {
unsigned char digit[4];
digit[0] = number / 1000;
digit[1] = number / 100 % 10;
digit[2] = number / 10 % 10;
digit[3] = number % 10;
D1 = 1;
P2 = digit[0];
delay(5);
D1 = 0;
D2 = 1;
P2 = digit[1];
delay(5);
D2 = 0;
D3 = 1;
P2 = digit[2];
delay(5);
D3 = 0;
D4 = 1;
P2 = digit[3];
delay(5);
D4 = 0;
}
unsigned int frequency = 0;
unsigned int overflowCount = 0;
void interrupt IsrTIMER0(void) interrupt 1 {
TF0 = 0; // 清除定时器溢出标志
TH0 = 0xDB;
TL0 = 0xFE;
overflowCount++;
}
void main() {
TMOD = 0x01; // 将Timer0设置为工作在模式1（16位计数器）
EA = 1; // 开启总中断
ET0 = 1; // 开启Timer0中断
TR0 = 1; // 启动Timer0计数器
while (1) {
if (TF0 == 1) { // 若Timer0溢出
TR0 = 0; // 停止Timer0计数
frequency = overflowCount * 65536 + (TH0 << 8) + TL0; // 计算脉冲数量
overflowCount = 0;
TH0 = 0xDB; // 重置TH0
TL0 = 0xFE; // 重置TL0
TR0 = 1; // 启动Timer0计数
}
display(frequency);
}
}
第三步：上传程序到单片机
使用烧录工具将编写好的程序烧录到STC89C52开发板中。
第四步：进行测量
通过旋钮调节电位器的阻值，模拟输入不同频率的信号。使用数码管模块可以直接在开发板上显示测得的频率值。
实验结果
通过本实验，我们可以实时测得输入信号的频率，并在数码管上进行显示。通过旋钮调节电位器的阻值，我们可以模拟不同频率的输入信号，并观察数码管上频率值的变化。
总结
单片机中的脉冲计数技术是一种常用的频率测量方法。通过使用计数器模块和外部中断，可以方便地实现对信号频率的测量。本实验中，我们通过一个简单的电路和编程，实现了一个频率测量实验，并使用数码管模块显示测得的频率值。这为我们在实际应用中利用频率测量提供了基础。
希望本实验能够帮助您理解单片机中的脉冲计数技术，并为您今后的单片机项目提供一些参考。感谢您的阅读！
参考资料：
- 《STC89C52单片机用户手册》
本文来自极简博客，作者：每日灵感集，转载请注明原文链接：单片机中的脉冲计数技术
