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51单片机C语言编程基础及实例(三)

2023-10-07

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第六节：低频频率计

实例目的：学时定时器、计数器、中断应用
说明：选用24MHz的晶体，主频可达2MHz。用T1产生100us的时标，T0作信号脉冲计数器。假设晶体频率没有误差，而且稳定不变（实际上可达万分之一）；被测信号是周期性矩形波（正负脉冲宽度都不能小于0.5us），频率小于1MHz，大于1Hz。要求测量时标1S，测量精度为0.1%。
解：从测量精度要求来看，当频率超过1KHz时，可采用1S时标内计数信号脉冲个数来测量信号频，而信号频率低于1KHz时，可以通过测量信号的周期来求出信号频率。两种方法自动转换。
对于低于1KHz的信号，信号周期最小为1ms，也就是说超过1000us，而我们用的定时器计时脉冲周期为0.5us，如果定时多计或少计一个脉冲，误差为1us，所以相对误差为1us/1000us=0.1%。信号周期越大，即信号频率越低，相对误差就越小。
从上面描述来看，当信号频率超过1KHz后，信号周期就少于1000us，显然采用上面的测量方法，不能达到测量精度要求，这时我们采用1S单位时间计数信号的脉冲个数，最少能计到1000个脉冲，由于信号频率不超过1MHz，而我们定时脉冲为2MHz，最差多计或少计一个信号脉冲，这样相对误差为1/1000，可见信号频率越高，相对误差越小。
信号除输入到T1（P3.5）外，还输入到INT1（P3.3）。


代码

  • unsigned int us100;   //对100us时间间隔单位计数，即有多少个100us。   

  • unsigned char Second;   

  • unsigned int K64;    //对64K单位计数，即有多少个64K     

  • unsigned char oldT0;   

  • unsigned int oldus, oldK64, oldT1;   

  • unsigned long fcy;    //存放频率值，单位为Hz   

  • bit HighLow=1;    //1：表示信号超过1KHz；0：表示信号低于1KHz。   

  • void InitialHigh( void )   

  • {   

  •  IE=0; IP=0; HighLow=1;   

  • TMOD = (TMOD & 0xf0) | 0x02; TH0=-200; TL0=TH0; PX0=1; T0=1;    

  •  TMOD = (TMOD & 0x0f) | 0x50; TH1=0; TL1=0; T1=1; ET1=1;   

  •  Us100=0; Second=0; K64=0;   

  •  oldK64=0; oldT1=0;   

  •  TCON |= 0x50;  //同时置 TR0=1; TR1=1;   

  •  EA = 1;   

  • }   

  • void InitialLow( void )   

  • {   

  •  IE=0; IP=0; HighLow=0;   

  • TMOD = (TMOD & 0xf0) | 0x02; TH0=-200; TL0=TH0; ET0=1; TR0=1;   

  •  INT1 = 1; IT1=1; EX1=1;   

  •  Us100=0; Second=0; K64=0;   

  •  oldK64=0; oldT1=0;   

  •  EA = 1;   

  • }   

  • void T0intr( void ) interrupt 1   

  • { if( HighLow==0 ) ++us100;   

  • else  

  • if( ++us100 >= 10000 )   

  • {  unsigned int tmp1, tmp2;   

  • TR1=0; tmp1=(TH1<<8) + (TL1); tmp2=K64; TR1=1;   

  • fcy=((tmp2-oldK64)<<16) + (tmp1-oldT1);   

  • oldK64=tmp1; oldT1=tmp2;   

  • Second++;   

  • us100=0;   

  • }   

  • }   

  • void T1intr( void ) interrupt 3 { ++K64; }   

  • void X1intr( void ) interrupt 2   

  • { static unsigned char sts=0;   

  • switch( sts )    

  • {   

  • case 0: sts = 1; break;   

  • case 1: oldT0=TL0; oldus=us100; sts=2; break;   

  • case 2:    

  • {   

  •  unsigned char tmp1, tmp2;   

  •  TR0=0; tmp1=TL0; tmp2=us100; TR0=1;   

  •  fcy = 1000000L/( (tmp2-oldus)*100L + (256-tmp1)/2 );   

  •  Second ++;   

  • }   

  •  Sts = 0;   

  •  break;   

  •  }   

  • }   

  • void main( void )   

  • {   

  • if( HighLow==1) InitialHigh(); else InitialLow();   

  •  While(1)   

  •  {   

  • if( Second != 0 )   

  • {   

  • Second = 0;   

  • //display fcy  引用前面的数码管驱动程序，注意下面对T0中断服务程序的修改   

  • { unsigned char i;   

  •  for( i=0; i<8; i++ ){ Display(i, fcy%10); fcy /= 10; }   

  • }   

  • if( HighLow==1 )   

  • if( fcy<1000L ){ InitalLow();}     

  •    else  

  •     if( fcy>1000L ){ InitalHigh();}   

  • }   

  •  }   

  • }   

  • //修改T0的中断服务程序，让它在完成时标的功能时，同时完成数码管显示刷新   

  • void T0intr( void ) interrupt 1   

  • {   

  •  static unsigned char ms = 0;   

  •  if( HighLow==0 ) ++us100;   

  • else  

  • if( ++us100 >= 10000 )   

  • {  unsigned int tmp1, tmp2;   

  • TR1=0; tmp1=(TH1<<8) + (TL1); tmp2=K64; TR1=1;   

  • fcy=((tmp2-oldK64)<<16) + (tmp1-oldT1);   

  • oldK64=tmp1; oldT1=tmp2;   

  • Second++;   

  • us100=0;   

  • }   

  •  if( ++ms >= 10 ){ ms=0; DisplayBrush(); } //1ms数码管刷新   

  • }  

    •  

    第七节：电子表
    单键可调电子表：主要学习编程方法。
    外部中断应用，中断嵌
    解：电子表分为工作状态和调整状态。平时为工作状态，按键不足一秒，接键为换屏‘S’。按键超过一秒移位则进入调整状态‘C’，而且调整光标在秒个位开始。调整状态时，按键不足一秒为光标移动‘M’，超过一秒则为调整读数，每0.5秒加一‘A’，直到松键；如果10秒无按键则自动回到工作状态‘W’。
    如果有年、月、日、时、分、秒。四联数码管可分三屏显示，显示格式为“年月.”、“日.时.”、“分.秒”，从小数点的位置来区分显示内容。（月份的十位数也可以用“-”和“-1”表示）。


    代码

  • enum status = { Work, Change, Add, Move, Screen } //状态牧举   

  • //计时和调整都是对下面时间数组Time进行修改   

  • unsigned char Time[12]={0,4, 0,6, 1,0, 0,8, 4,5, 3,2}； //04年06月10日08时45分32秒   

  • unsigned char cursor = 12; //指向秒个位，=0时无光标   

  • unsigned char YmDhMs = 3; //指向“分秒”显示 ，=0时无屏显   

  • static unsigned char sts = Work;   

  • /*  

  • 如果cursor不为0，装入DisBuf的对应数位，按0.2秒周期闪烁，即设一个0.1秒计数器S01，S01为奇数时灭，S01为偶数时亮。  

  • 小数点显示与YmDhMs变量相关。  

  • */  

  • void DisScan( void ) //动态刷新显示时调用。没编完，针对共阴数码管，只给出控控制算法   

  • {   

  •  //DisBuf每个显示数据的高四位为标志，最高位D7为负号，D6为小数点，D5为闪烁   

  • unsigned char tmp;   

  •  tmp = Seg7Code[?x & 0x1f ];  //设?x为显示数据，高3位为控制位，将低5位变为七段码   

  •  if( ?x & 0x40 ) tmp |= 0x80; //添加小数点   

  •  if( ?x & 0x20 ){ if( S01 & 0x01 ) tmp=0; } //闪烁，S01奇数时不亮   

  •  //这里没有处理负号位   

  •  //将tmp送出显示，并控制对应数码管动作显示    

  • }   

  • void Display( void )  //根据状态进行显示   

  • {   

  •  if( cursor != 0 ){ YmDhMs=(cursor+3)/4; } //1..4=1; 5..8=2; 9..12=3   

  • for( i=(YmDhMs-1)*4; i<(YmDhMs)*4; i++ )   

  • { unsigned char j = i%4;   

  •  Disbuf[j] = Time[i];   

  •  if( i == (cursor-1) ) Disbuf[j] |= 0x20; //闪烁,cursor!=0时才闪烁   

  •  if( (i==9) ||  //小数点：分个位   

  •   (i==7) ||  //小数点：时个位   

  •   (i==5) ||  //小数点：日个位   

  •   (i==3)   //小数点：月个位   

  •  ) Disbuf[j] |= 0x40;   

  •  //if(i==2){ if(Time[2]==1) DisBuf[2]=“-1”; else DisBuf=“-”; }   

  • }   

  • //工作状态：根据YmDhMs将屏数据装入DisBuf   

  •  //调整状态：根据cursor将屏数据装入DisBuf   

  • }   

  • void KeyScan( void )  //根据状态扫描按键   

  • void ProcessKey( void )  //根据状态处理键信息   

  • {   

  •  keyVal = KeyGet();   

  •  if( keyVal == 0 ) return;   

  •  switch( sts )   

  •  {   

  •   case Work:   

  •    if( keyVal ==‘S’)   

  •    {   

  •     if( --YmDhMs == 0 ) YmDhMs = 3; //换屏   

  •    }   

  •    if( keyVal == ‘C’)   

  •    {   

  •     sts = Change;   

  •     YmDhMs = 3;   

  •     Cursor = 12;   

  •    }   

  •    break;   

  •   case Change:   

  •    if( keyVal == ‘W’ )   

  •    if( keyVal == ‘A’ )    

  •    if( keyVal == ‘M’ ) //根据cursor   

  •    break;   

  •  }     

  • }  


    • 第八节：串行口应用
    一、 使用晶体频率为22.1184MHz的AT89C52单片机，串行口应用工作方式1，以9600bps的波特率向外发送数据，数据为十个数字‘0’到‘9’，循环不断地发送。


    解：数字字符为增量进二进制码，‘0’对应0x30，‘1’= ‘0’+ 1 = 0x31，从‘0’到‘9’对应编码为0x30到0x39，记忆二进制编码较难，实际编程中用单引号括起对应字符表示引用该字符的二进制编码值，如‘？’表示引用？号的编码值。
    在用11.0592MHz晶体时，9600bps的初始化分频初值为-6，现晶频加倍，如果其它条件不变，只有分频初始加倍为-12，才能得到9600bps；如果想得到2400bps（速率降4倍），分频初始自然加大4倍，即为-48。根据题意编得如下程序：

    代码

  • #include <at89x52.h>   

  • void main( void )   

  • {   

  •  TMOD = (TMOD & 0x0F) | 0x20;   

  •  TH1 = -12;   

  •  PCON |= 0x80; //SMOD = 1   

  •  TR1 = 1;   

  •  SCON = 0x42;   

  •  while( 1 )   

  •  {   

  •   if( TI==1 )    

  •   {   

  •    static unsigned char Dat=‘0’;   

  •    SBUF = Dat;   

  •    TI = 0;   

  •    If( ++Dat > ‘9’) Dat=‘0’;   

  •   }   

  •  }   

  • }  

    • 二、 在上题的基础上，改为2400bps，循环发送小写字母‘a’到‘z’，然后是大写字母‘A’到‘Z’。

    代码

  • #include <at89x52.h>   

  • void main( void )   

  • {   

  •  TMOD = (TMOD & 0x0F) | 0x20;   

  •  TH1 = -96;  //注意不用倍频方式   

  •  PCON &= 0x7F; //SMOD = 0   

  •  TR1 = 1;   

  •  SCON = 0x42;   

  •  while( 1 )   

  •  {   

  •   if( TI==1 )    

  •   {   

  •    static unsigned char Dat=‘a’;   

  •    SBUF = Dat;   

  •    TI = 0;   

  •    //If( ++Dat > ‘9’) Dat=‘0’;   

  •    ++Dat;   

  •    if( Dat == (‘z’+1) )  Dat=‘A’;   

  •    if( Dat == (‘Z’+1) )  Dat=‘a’;   

  •   }   

  •  }   

  • }  


    • 上述改变值时，也可以再设一变量表示当前的大小写状态，比如写成如下方式：

    代码

  • ++Dat;   

  • {   

  •  static unsigned char Caps=1;   

  •  if( Caps != 0 )   

  •   if( Dat>‘Z’){ Dat=‘a’; Caps=0; }   

  •  else  

  •   if( Dat>‘z’){ Dat=‘A’; Caps=1; }   

  • }  


    • 如下写法有错误：因为小b比大Z的编码值大，所以Dat总是‘a’

    代码

  • ++Dat;   

  • if( Dat>‘Z’){ Dat=‘a’}   

  • else if( Dat>‘z’){ Dat=‘A’}  


    • 三、 有A和B两台单片机，晶体频率分别为13MHz和14MHz,在容易编程的条件下，以最快的速度进行双工串行通信，A给B循环发送大写字母从‘A’到‘Z’，B给A循环发送小写字母从‘a’到‘z’，双方都用中断方式进行收发。
    解：由于晶体频率不同，又不成2倍关系，所以只有通信方式1和方式3，由于方式3的帧比方式1多一位，显然方式3的有效数据（9/11）比方式1（8/10）高，但要用方式3的第9位TB8来发送数据，编程难度较大，这里方式1较容易编程。
    在计算最高速率时，由于单方程，双未知数，又不知道波特率为多少，所以要综合各方面的条件，估算出A和B的分频常数，分别为-13和-14时，速率不但相同，且为最大值。如下给出A机的程序：

    代码

  • #include <at89x52.h>   

  • void main( void )   

  • {   

  •  TMOD = (TMOD & 0x0F) | 0x20;   

  •  TH1 = -13;  //注意用倍频方式   

  •  PCON |= 0x80; //SMOD = 1   

  •  TR1 = 1;   

  •  SCON = 0x52; //REN = 1   

  •  ES = 1；   

  •  EA = 1；   

  •  while( 1 );   

  • }   

  • void RS232_intr( void ) interrupt 4  //注意RI和TI任一位变为1都中断   

  • {   

  •  unsigned char rDat;   

  •  if( RI == 1 ){ RI=0; rDat=SBUF; }   

  •  if( TI==1 )    

  •  {   

  •   static unsigned char tDat=‘a’;   

  •   SBUF = tDat;   

  •   TI = 0;   

  •   If( ++Dat > ‘z’) Dat=‘a’;   

  •  }   

  • }  

    • 四、 多机通位
     在方式2和方式3，SM2只对接收有影响，当SM2=1时，只接收第9位等于1的帧（伪地址帧），而SM2=0时，第9位不影响接收。
     多机通信中，地址的确认与本机程序有关，所以可以实现点对点、点对组、以及通播方式的通信。
     如果收发共用一总线，任何时刻只有一个发送源能占用总线发送数据，否则发生冲突。由此可构造无竞争的令牌网；或者多主竞争总线网。

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