Proteus仿真—51单片机实现AC信号测频、显示、双机通信

在Proteus仿真软件里面使用STC89C52实现指定频率的AC信号的测频、显示、双机通信。

一.原理图部分

整体的电路图如示：

DC-AC电路部分的输出就使用信号源直接模拟了。
原理图如下：

运行结果如下：

可以准确测量出结果，并在LCD上显示，单片机1测量到频率后通过串口发送给单片机2，然后在单片机2的LCD上再次显示。

二.源码部分

单片机1

/*单片机1功能：
 *1.测量AC的频率20Hz，T0检测上升沿、T1进行计时
 *2.LED显示实时测量频率
 *3.与单片机2串口通信，T2提供波特率
 *晶振频率：11.0592MHz
 */
 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char


sfr T2MOD=0XC9;        //寄存器T2MOD定义





/********************* LCD驱动 ************************************/
/* LCD引脚说明 */
sbit RS = P2^0;
sbit RW = P2^1;
sbit EN = P2^2;


/*说明：延时函数
 *参数：延时的ms数
 */
void DelayMS(uint ms)
{
 	uchar i;
	while(ms--)
	{
	 	for(i=0;i<120;i++);
	}
}


/*说明：LCD读
 *参数：返回读取的值
 */
uchar Read_LCD_State()
{
 	uchar state;
	RS=0;
	RW=1;
	EN=1;
	DelayMS(1);
	state=P0;
	EN = 0;
	DelayMS(1);
	return state;
}


/*说明：LCD忙判断
 *参数：无
 */
void LCD_Busy_Wait()
{
 	while((Read_LCD_State()&0x80)==0x80);
	DelayMS(5);
}


/*说明：向LCD写1Byte数据
 *参数：写入的数据
 */
void Write_LCD_Data(uchar dat)
{
 	LCD_Busy_Wait();
	RS=1;
	RW=0;
	EN=0;
	P0=dat;
	EN=1;
	DelayMS(1);
	EN=0;	
}


/*说明：LCD写命令
 *参数：cmd：写入的命令
 */
void Write_LCD_Command(uchar cmd)
{
 	LCD_Busy_Wait();
	RS=0;
	RW=0;
	EN=0;
	P0=cmd;
	EN=1;
	DelayMS(1);
	EN=0;	
}


/*说明：LCD初始化
 *参数：无
 */
void Init_LCD()
{
 	Write_LCD_Command(0x38);
	DelayMS(1);	
	Write_LCD_Command(0x01);
	DelayMS(1);	
	Write_LCD_Command(0x06);
	DelayMS(1);	
	Write_LCD_Command(0x0c);
	DelayMS(1);	
}


/*说明：LCD定位显示
 *参数：0X00第一行  0X40第二行
 */
void Set_LCD_POS(uchar p)
{
 	Write_LCD_Command(p|0x80);	
}
 
 
/*说明：LCD显示函数
 *参数：p：位置信息
 *     *s：显示的字符串（一行只能显示16个字符）
 */
void Display_LCD_String(uchar p,uchar *s)
{
 	uchar i;
	Set_LCD_POS(p);
	for(i=0;i<16;i++)
	{
		/* 写数据 */
		Write_LCD_Data(s[i]);
		DelayMS(1); 	
	}
}







/******************************* 测频驱动 *************************************************/
long uint pulse=0;   //T0计数的方波的个数；
long uint freq=0;    //输入信号的频率
uchar temp=0;        //临时变量


/*说明：定时器/计数器初始化函数
 *T0的工作方式为16位计数器模式，用来记录上升沿 
 *T1的工作方式为16位定时器模式，用来计时
 *
 *参数：无
 */
void Time_Init()
{
	EA=1;         //打开全局中断
	TMOD |= 0x15; //T0：16位计数器模式  T1：16位定时器模式
		
	TH0 = 0xff;   //计数器0的初值
	TL0 = 0xff;   //计数器0的初值
	ET0=1;        //允许计数器0中断
	TR0=1;        //打开计数器0，开始计数

	TH1 = 0x4b;   //定时器1的初值
	TL1 = 0xff;   //定时器1的初值
	ET1=1;	      //允许定时器1中断
	TR1 = 1;      //打开定时器1，开始计数		
}


/*说明：T0的中断服务函数，用来计数脉冲数，每一个方波脉冲，计数器进入中断，脉冲数+1
 *参数：无
 */
void ISQ_timer0(void) interrupt 1
{
	TR0 = 0;
	pulse++;
	TH0  = 0xff;
	TL0  = 0xff;
	TR0 = 1;
}


/*说明：T1的中断服务函数，每次中断代表50ms，测量20次中断（1s）的脉冲数就是频率
 *参数：无
 */
void ISQ_time1() interrupt 3  
{
	TH1  = 0x4b;    //11.0592MHz，50ms定时的重装值
	TL1  = 0xff;
	temp++;
	if(temp==20)
	{
		TR0 = 0;    //进入处理时，关闭
		TR1 = 0;
		temp=0;
		freq=pulse;
		pulse=0;    //将脉冲数清零，重新计数
		TR0 = 1;    //处理完毕，打开
		TR1 = 1;    			
	}	
}



/************************************ T2uart *************************************************/

/*说明：uart配置，T2作为波特率发生定时器
 *参数：无
 */
void uart_config(void)
{	

	T2MOD = 0x01; 	//自动重载
	T2CON = 0x30; 	//T2用做发送接收时钟
	TH2 = 0xFF;  	//9600波特率,11.0592Mhz晶振
	TL2 = 0xDC; 
	RCAP2H = 0xFF; 
	RCAP2L = 0xDC; 
	SCON = 0x50; 	//串口方式1,1个起始位,1个停止位,8位数据，可变波特率
	PCON = 0X00;	//波特率不加倍
 	TR2 = 1;  		//启动T2 
	ES = 1;         //开串口中断
  	EA = 1;         //开总中断
}


/*说明：uart发送一个字符
 *参数：byte：发送的字符
 */
void uart_send_byte( uchar byte )
{
	ES=0;
	SBUF=byte;
	while(!TI);
	TI=0;
	ES=1;
}


/*说明：uart发送字符串，固定长度为16*uchar
 *参数：*str：发送的字符串首地址
 */
void uart_send_str( uchar *str )
{
	uint i=0;
	for( i=0;i<16;i++ )
	{
		uart_send_byte(str[i]);

	}
}




void main()
{
 	uchar temp[16];      //定义字符显示缓存数组
	
    Time_Init();       //T0、T1初始化
	uart_config();     //uart初始化，主要是T2初始化波特率
 	Init_LCD();        //LCD初始化
    
 	while(1)
	{ 

		sprintf(temp,"FREQ:%08.0fHz",(float)freq);
	    Display_LCD_String(0X40,temp);
		
		uart_send_str(temp);
	}
}

单片机2

本来单片机2还负责给DC-AC电路产生控制信号的，在这里我忽略了DC-AC电路部分，所以控制信号的代码可有可无。

/*单片机2功能：
 *1.与单片机1进行串口通讯，接收测量的AC频率
 *2.LED显示实时单片机1传回的测量频率
 *3.为DC-AC逆置电路提供信号
 *晶振频率：11.0592MHz
 */
#include 
#include 
#include 
#include 


#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
#define  uint8_t uint


/********************* 控制信号发生 ************************************/
//为DC-AC电路提供稳定的20Hz脉冲信号
sbit O1_4 = P2^3 ;
sbit O2_3 = P2^4;

sbit G1=P1^2;
sbit G2=P1^3;
sbit G3=P1^4;
sbit G4=P1^5;
sbit G5=P1^6;
sbit G6=P1^7;
unsigned int time1;
unsigned int time2;


/*说明：T0初始化，利用T0输出PWM脉冲信号
 *参数：无
 */
void Timer0_Init(void)		//1毫秒@11.0592
{
	TMOD |= 0x01;
	TH0 = 0xfc;
	TL0 = 0x66;
	TF0 = 0;
	EA = 1;
	TR0 = 1;
	ET0 = 1;	

}


/*说明：T0中断服务函数，产生PWM脉冲信号
 *参数：无
 */
void time0() interrupt 1
{
TH0=0xfc;
TL0=0x66;
 time1++;
 time2++;
 /* 单相 */
if((time1>=0)&&(time1<=25)){O1_4=1;O2_3=0;}
if((time1>25)&&(time1<=50)){O1_4=0;O2_3=1;}
if(time1>50)time1=0;

/* 三相 */
if(time2>0&&time2<=8){G1=1;G2=0;G3=0;G4=0;G5=1;G6=1;}
if(time2>8&&time2<=16){G1=1;G2=1;G3=0;G4=0;G5=0;G6=1;}
if(time2>16&&time2<=24){G1=1;G2=1;G3=1;G4=0;G5=0;G6=0;}
if(time2>24&&time2<=32){G1=0;G2=1;G3=1;G4=1;G5=0;G6=0;}
if(time2>32&&time2<=40){G1=0;G2=0;G3=1;G4=1;G5=1;G6=0;}
if(time2>40&&time2<=48){G1=0;G2=0;G3=0;G4=1;G5=1;G6=1;}
if(time2>48)time2=0;


}//50ms的周期


/********************* LCD驱动 ************************************/
/* LCD引脚 */
sbit RS = P2^0;
sbit RW = P2^1;
sbit EN = P2^2;

/*说明：延时函数
 *参数：延时的ms数
 */
void DelayMS(uint ms)
{
 	uchar i;
	while(ms--)
	{
	 	for(i=0;i<120;i++);
	}
}

/*说明：LCD读
 *参数：返回读取的值
 */
uchar Read_LCD_State()
{
 	uchar state;
	RS=0;
	RW=1;
	EN=1;
	DelayMS(1);
	state=P0;
	EN = 0;
	DelayMS(1);
	return state;
}

/*说明：LCD忙判断
 *参数：无
 */
void LCD_Busy_Wait()
{
 	while((Read_LCD_State()&0x80)==0x80);
	DelayMS(5);
}

/*说明：向LCD写1Byte数据
 *参数：写入的数据
 */
void Write_LCD_Data(uchar dat)
{
 	LCD_Busy_Wait();
	RS=1;
	RW=0;
	EN=0;
	P0=dat;
	EN=1;
	DelayMS(1);
	EN=0;	
}

/*说明：LCD写命令
 *参数：cmd：写入的命令
 */
void Write_LCD_Command(uchar cmd)
{
 	LCD_Busy_Wait();
	RS=0;
	RW=0;
	EN=0;
	P0=cmd;
	EN=1;
	DelayMS(1);
	EN=0;	
}

/*说明：LCD初始化
 *参数：无
 */
void Init_LCD()
{
 	Write_LCD_Command(0x38);
	DelayMS(1);	
	Write_LCD_Command(0x01);
	DelayMS(1);	
	Write_LCD_Command(0x06);
	DelayMS(1);	
	Write_LCD_Command(0x0c);
	DelayMS(1);	
}

/*说明：LCD定位显示
 *参数：0X00第一行  0X40第二行
 */
void Set_LCD_POS(uchar p)
{
 	Write_LCD_Command(p|0x80);	
}

/*说明：LCD显示函数
 *参数：p：位置信息
 *     *s：显示的字符串（一行只能显示16个字符）
 */
void Display_LCD_String(uchar p,uchar *s)
{
 	uchar i;
	Set_LCD_POS(p);
	for(i=0;i<16;i++)
	{
		/* 写数据 */
		Write_LCD_Data(s[i]);
		DelayMS(1); 	
	}
}


/************************************ T1uart *************************************************/

/*说明：uart初始化函数，T1为uart提供9600波特率
 *参数：无
 */
void uart_config(void)
{
    TMOD |= 0x20;  //设置定时器1的工作方式2---8位自动装填
    SCON = 0x50;
    TH1 = 0xfd;   //设置初始值:使比特率为9600bps
    TL1 = 0xfd;
    PCON = 0x00;  //SMOD=0，不加倍
    EA = 1;       //打开总中断
    ES = 1;       //打开串口通讯中断
    TR1 = 1;      //打开定时器中断开关
}


uchar Rx_Str[16]={0};  //接收缓存
uint state;            //接收状态：1：正在接收   0：接收完毕
volatile uint i=0;
/*说明：uart中断处理函数，进行解析数据帧
 *参数：无
 */
void uart_receive() interrupt 4 
{
	uchar num;
	if(1==RI)
	{
		RI=0;      //清除标志位
		num=SBUF;  //从计算机接收数据，赋给num
		if( num == 'F' )  //解析帧头
		{
			state = 1;
		}
		if( Rx_Str[i-1] == 'z' )  //解析帧尾
		{
			state = 0;
			i=0;
		}
	
		if( 1 == state )        //缓存数据
		{
			Rx_Str[i++] = num;
		}
	
	}
}



void main()
{
	Timer0_Init();  //T0初始化，产生脉冲信号
	uart_config();  //uart初始化，接收串口数据
 	Init_LCD();     //LCD初始化，显示接收的数据帧
		
 	while(1)
	{ 
		Display_LCD_String(0X40,Rx_Str);
	}
}