利用51系列单片机定时器功能实现测量脉冲宽度

PCB88475579 2017-11-21 10268

嵌入式设计应用

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描述

　　STC单片机有89、90、10、11、12、15这几个大系列，每个系列都有自己的特点。89系列是老旧而传统的单片机，可以和AT89系列完全兼容，是12T单片机。90是基于89系列的改进型产品系列。10和11系列是有着便宜价格的1T单片机，有PWM、4态IO接口、EEPROM等功能，但都没有ADC这个高级功能。12是增强型功能的1T单片机，型号后面有“AD”的就有ADC功能的单片机。目前12系列是主流产品。15：15系列是STC公司最新推出的产品，最大的特别是内部集成了高精度的R/C时钟，可以完全不需要接外部晶振。

　　STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器（CPU）、程序存储器（Flash）、数据存储器（SRAM）、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块。STC12C5A60S2系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。

　　STC12C系列增强型单片机片上扩展了基本51单片机的功能，如提供了PCA/PWM接口，定时器能工作在1T模式下（基本51单片机的时钟是Fosc的12分频，1T模式下1分频）。

　　PCA可以用于脉宽测量，但是，protues暂不支持该系列单片机的仿真功能，反复烧写也挺麻烦，所以还是先用基本51单片机实现该功能，在后面的博文里在实现PCA测量脉宽。

　　实现思路如下：

　　TMOD最高位GATEn置位后，Tn启动计数受INTn（Pin3.3）和TRn的共同影响：TRn为1，当INTn引脚输入为高电平时，Tn才允许计数。利用这个功能可测量INTn上正脉冲的宽度。

　　脉冲宽度

　　1）：1处在上升沿之前，初始化TMOD，TRn=1；

　　2）：2处 INTn引脚为高电平，开始计数测量脉宽；

　　3）：3处 INTn引脚为低电平，测量结束停止计数TRn=0

　　再上仿真图：

　　脉冲宽度

　　1）。信号发生器电平选5v方波。注信号发生器的反相端接地，否则正向端只输出2.5v的方波（剩下的2.5v输出反相方波，可以接到示波器上试试），INTn上永远收不到高电平，达不到预期效果。

　　2）.T0定时器做计数器使用，收到一个负脉冲产生溢出，启动T1;

　　3）.T0，T1全工作在方式2自动装载计数值模式。

　　然后，上代码：

　　工作频率12Mhz

　　#include

　　sbit P1_0 = P3^3;

　　#define MakeByte（target， Hi，Lo） \

　　do{ \

　　target |= （（（Hi）《《4）|（Lo））; \

　　}while（0）; \

　　#define SetTH（n，val） \

　　do{ \

　　TH##n = val; \

　　}while（0）; \

　　#define SetTL（n，val） \

　　do{ \

　　TL##n = val; \

　　}while（0）; \

　　#define EnableET（n） \

　　do{ \

　　ET##n = 0x01; \

　　IE |= 0x80; \

　　}while（0）; \

　　unsigned int click;

　　unsigned int oneMs;

　　unsigned char getPlusWidth;

　　int main（）

　　{

　　unsigned int totalus=0，maxPlusWidth=0;

　　P3 = 0xFF;

　　getPlusWidth = 0;

　　MakeByte（TMOD，0x0A，0x06）;

　　SetTH（0，0xff）;

　　SetTL（0，0xff）;

　　SetTH（1，0x38）;

　　SetTL（1，0x38）;

　　EnableET（0）;

　　EnableET（1）;

　　TR0 = 0x01;

　　while（1）

　　{

　　while（！getPlusWidth）;

　　//等待INT1至低

　　while（INT1==0x01）;

　　//等待INT1至高电平

　　while（INT1==0x00）;

　　//等待INT1至低电平，脉宽结束

　　while（INT1==0x01）;

　　TR1 = 0x00;

　　totalus = 1000*（oneMs+（click*0.2））+（TL1-TH1）;

　　oneMs = 0;

　　}

　　return 0;

　　}

　　//T0引脚上接受到负跳变

　　void IsrT0（） interrupt 1

　　{

　　TR1 = 0x00;

　　getPlusWidth = 1;

　　TR1 = 0x01;

　　}

　　void IsrT1（） interrupt 3

　　{

　　//每次进入中断0.2ms

　　click++;

　　if（click == 5）

　　{

　　oneMs++;

　　click=0;

　　}

　　最后上仿真结果：

　　脉冲宽度

　　500Hz的方波，脉宽981us

　　1kHz的方波，脉宽587us

　　2kHz方波，脉宽234us

　　一种很精确测量脉冲宽度的方法。

　　具体思想是：

　　脉冲宽度

　　用定时器的内部资源（当GATE = 1时，计数器的停止和开始受TR和INT的电平共同控制），我们这里用定时器0 ，将外部脉冲接在INT0上，配置定时器0和外部中断0。当脉冲是高电平时，计数器（TH0，TL0）计数，当计数器溢出时，触发定时器中断。当脉冲为下降沿时，触发外部中断，此时停止计数，所记下的时间也就是脉冲的宽度。

　　代码如下：

　　#include 《reg51.h》

　　#include 《intrins.h》

　　#define uint unsigned int

　　#define uLint unsigned long int //长整型

　　uLint pulse_w = 0 ;//计算脉冲的时间，用长整型可以达到10的9次方us，如果用uint，最大只能达到65535us（还不到100ms）

　　sbit in = P3^2 ;

　　void Int0 （void） interrupt 0

　　{

　　pulse_w += TL0 ;

　　TL0 = 0 ;

　　}

　　void Time0（void） interrupt 1

　　{

　　pulse_w += 256 ;//计数寄存器溢出，直接加最大值

　　}

　　int main（）

　　{

　　//初始化

　　TMOD = 0xA ; //定时器0，模式2，GATE0 = 1

　　TH0 = 0 ; //填初值

　　TL0 = 0 ;

　　TR0 = 0 ;

　　ET0 = 1 ;//开定时器0中断

　　IT0 = 1 ;//外部中断0下降沿触发中断

　　EX0 = 1 ;//开外部中断0

　　EA = 1 ;//开总中断

　　while（1）

　　{

　　if（in == 0）//见下面的解释

　　TR0 = 1 ;

　　}

　　信号函数：

　　signal void test（double cc）

　　{

　　port3 &= ~（0x1《《2） ;

　　swatch（1） ;

　　port3 |= （0x1《《2） ;

　　swatch（cc） ;

　　port3 &= ~（0x1《《2） ;

　　swatch（0.1） ;

　　_break_ = 1 ;

　　}

　　输入波形（脉冲高电平1s）

　脉冲宽度

　　查看变量的值（0xF4240 = 1000000）

　　注释1：由于单片机复位后所有port都为高电平，所以如果不做一些措施的话，单片机一复位，计数器就会计数，造成测量误差。我的做法是：开始设TR0= 0，这样port3.2就无法开启计数器。当外部脉冲低电平时，我才让TR0 = 1，这时port3.2才能开启计数器，达到精准计时的要求

　　注释2：单片机的晶振为12M，所以时钟周期为1us

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