蓝桥杯电子类单片机提升三——NE555

目录

单片机资源数据包_2023

一、NE555和定时器工作模式

1.NE555的介绍

2.定时器的计数模式

二、NE555频率读取代码的实现

1.定时器0初始化

2.通过读取TH0和TL0来读取频率 

3.通过中断读取频率

三、完整代码演示

通过读取TH0和TL0来读取频率

main.c

通过中断读取频率

main.c

---

前言
关于蓝桥杯比赛时会提供的资料前几篇都有提到，这里就不在赘述了，只放一个下载链接：

单片机资源数据包_2023

除了基础部分的按键、LED灯，数码管扫描，还有温度传感器，AD/DA转化，EEPROM存储器，RTC之外，还有三个模块考试的时候可能会考，分别是超声波，NE555和串口。近几年的题也是越来越难，这三个模块也逐渐出现在了省赛的舞台上（当然如果进国赛了，这几个模块就都可能考了）。提升篇主要针对这三个模块进行介绍。

由于这三个模块比赛时不会提供底层代码，所以许多都需要咱们自己来完成，不同人写的代码，差异性可能会更大。此外这些代码会涉及到单片机运行的底层知识，关于单片机基础部分的内容，提升篇也会尽可能介绍一部分（当然如果你不会也没关系，文章会教你如何用stc生成或者查数据手册，就算不知道原理，小背一背也是能自己实现的）

一、NE555和定时器工作模式

这一章主要介绍一下NE555和单片机定时器有关的基础知识，当然，正如前边提到的，这些知识并不需要去背，在后面代码实现时，会教大家如何借助isp获取这些代码。

最近几年NE555也是和超声波一样，频繁出现在省赛考场上。

1.NE555的介绍

NE555是一款经典的集成电路，也被称为555定时器。555定时器在蓝桥杯板子上的主要作用是产生脉冲，让我们读取它的频率，真的是一个十分经典的集成电路，当然，蓝桥杯比赛不会考NE555该怎么连接电路，感兴趣的小伙伴可以自己查找一下555定时器的资料。

NE555由比较器、SR触发器和输出级组成。它通常有8个引脚，包括正电源引脚（VCC）、负电源引脚（GND）、控制电压引脚（CV）、复位引脚（RESET）、输出引脚（OUT）、触发引脚（TRIG）、非控制触发引脚（THRES）、控制电压引脚（DIS）。

NE555有三种工作模式，可以被设置为工作在单稳态（单触发）模式、多稳态模式或脉冲生成模式。它的工作稳定性高，可以通过改变电阻和电容的数值来调节脉冲宽度、周期和频率。同时，NE555还具有较高的输出驱动能力，可以直接驱动大功率装置。

NE555广泛应用于定时器、频率分频器、频率多倍器、脉冲宽度调制、脉冲位置调制、电压控制振荡器等各种电路中。它易于使用，功能强大，是电子爱好者和工程师常用的集成电路之一。

下图蓝桥杯原理图上的NE555电路：

我们只需要读取NET SIG引脚上电平的变化，我们可以通过P34引脚读取，因此在读取之前，我们需要使用跳线帽。将J13上的P34和NET SIG短接，如下图所示的两个引脚：

 刚才已经提到，读取NE555的信号，只需要读取其电平变化，也就是与NET 相连的P34引脚的电平变化即可。当然，选择P34引脚也是有原因的，通过查询stc15f2k60s2的引脚定义可知，P34的其中一个复用功能就是定时器0外部计数（引脚定义的内容有点多，关于P34的大概在stc15数据手册的第51页）这里也附上stc15的数据手册下载链接

stc15数据手册（点击查看或下载）
 

​

 前几篇文章已经提到，定时器不止有定时功能，还有计数功能，读取NE555，通俗点说就是要“记录电平变化次数”，这就用到定时器0的计数功能了。通过计数器记录电平在一段时间内的变化次数，就可以推算出1秒电平变化的次数，而1秒电平变化的次数就是频率了。

2.定时器的计数模式

通过配置定时器的TMOD寄存器，即可控制定时器的工作模式。我们需要使用定时器0记录NE555的电平变化，也就是需要使用定时器0的外部计数模式，此外定时器模式我们还是选择16位自动重载。

​

 由上图可知，我们需要将TMOD2置为1，使其处在外部计数模式，其他各位为0即可（定时器1初始化时，会自己在配置关于定时器1的模式）。也就是需要配置：

TMOD = 0x04;                    //设置定时器0为16位自动重装载外部记数模式

这样我们就可以用定时器0读取NE555的频率了。 

二、NE555频率读取代码的实现

 上文已经介绍了如何配置定时器的模式，接下来就是如何使用定时器读取NE555频率。主流的方法主要有两种，一种方法是是和读取超声波时间信息一样，将TH0和TL0置为0，过一段时间后读取TH0和TL0的值在经过换算就可以得到频率；另一种方法是将TH0和TL0都置为0xFF，同时允许中断，这样只要有一个脉冲过来，就会触发中断，只需要在中断服务函数里，写上频率++，每隔一段时间读取一次频率，并把频率清0，我们就可以读取到一段时间内有多少个脉冲，再算换成1s有多少个脉冲，这个值就是频率值。接下来会介绍这两种方法，在介绍这两中方法之前，我们需要配置定时器0，这里也先告诉大家定时器具体如何使用isp现成的代码进行配置。

1.定时器0初始化

其实，有了第一章的介绍，再小背一下代码，就能记住定时器0如何配置，但是isp已经提供了范例代码，现成的总是更香嘛。

与串口代码的类似，我们打开isp，找到范例程序里的外部中断0的范例程序

​

这串代码中，提供了一种外部计数的方法，具体代码如下:

/*---------------------------------------------------------------------*/
/* --- STC MCU Limited ------------------------------------------------*/
/* --- STC15F4K60S4 系列 T0扩展为外部下降沿中断举例--------------------*/
/* --- Mobile: (86)13922805190 ----------------------------------------*/
/* --- Fax: 86-0513-55012956,55012947,55012969 ------------------------*/
/* --- Tel: 86-0513-55012928,55012929,55012966-------------------------*/
/* --- Web: www.STCMCU.com --------------------------------------------*/
/* --- Web: www.GXWMCU.com --------------------------------------------*/
/* 如果要在程序中使用此代码,请在程序中注明使用了STC的资料及程序        */
/* 如果要在文章中应用此代码,请在文章中注明使用了STC的资料及程序        */
/*---------------------------------------------------------------------*/

//本示例在Keil开发环境下请选择Intel的8058芯片型号进行编译
//若无特别说明,工作频率一般为11.0592MHz


#include "reg51.h"
#include "intrins.h"

//-----------------------------------------------

sfr P0M1 = 0x93;
sfr P0M0 = 0x94;
sfr P1M1 = 0x91;
sfr P1M0 = 0x92;
sfr P2M1 = 0x95;
sfr P2M0 = 0x96;
sfr P3M1 = 0xb1;
sfr P3M0 = 0xb2;
sfr P4M1 = 0xb3;
sfr P4M0 = 0xb4;
sfr P5M1 = 0xC9;
sfr P5M0 = 0xCA;
sfr P6M1 = 0xCB;
sfr P6M0 = 0xCC;
sfr P7M1 = 0xE1;
sfr P7M0 = 0xE2;

sfr AUXR = 0x8e;                    //辅助寄存器
sbit P10 = P1^0;

//-----------------------------------------------
//中断服务程序
void t0int() interrupt 1            //中断入口
{
    P10 = !P10;                     //将测试口取反
}

void main()
{
    P0M0 = 0x00;
    P0M1 = 0x00;
    P1M0 = 0x00;
    P1M1 = 0x00;
    P2M0 = 0x00;
    P2M1 = 0x00;
    P3M0 = 0x00;
    P3M1 = 0x00;
    P4M0 = 0x00;
    P4M1 = 0x00;
    P5M0 = 0x00;
    P5M1 = 0x00;
    P6M0 = 0x00;
    P6M1 = 0x00;
    P7M0 = 0x00;
    P7M1 = 0x00;

    AUXR = 0x80;                    //定时器0为1T模式
    TMOD = 0x04;                    //设置定时器0为16位自动重装载外部记数模式
    TH0 = TL0 = 0xff;               //设置定时器0初始值
    TR0 = 1;                        //定时器0开始工作
    ET0 = 1;                        //开定时器0中断

    EA = 1;

    while (1);
}

 我们现在只需要从中“提取”出我们想要的代码——定时器0初始化代码即可。初始化代码其实就是while（1）上边的那几行代码，我们写一个定时器0的初始化函数来包装一下那几行代码

void Time0_Init(void)
{
    AUXR = 0x80;                    //定时器0为1T模式
    TMOD = 0x04;                    //设置定时器0为16位自动重装载外部记数模式
    TH0 = TL0 = 0xff;               //设置定时器0初始值
    TR0 = 1;                        //定时器0开始工作
    ET0 = 1;                        //开定时器0中断
}

如果需要定时器中断（前面提到的第二种读取NE555的方法），我们还需要加上中断服务函数，中断号为1.

void Timer0_Isr(void) interrupt 1
{
    
}

2.通过读取TH0和TL0来读取频率 

我们需要先将TH0和TL0置为0，过1s之后再来读取TH0和TL0的值，这样读取出来的值就是频率值，注意读取时需要先停止定时器，如何1s读取一次已经在第七届代码中介绍过了，这里不再赘述，这里的is_read_NE555为0时，每隔1s就会被置为1。由于定时器0用来读取NE555了，所以我们这里是开启了定时器1来完成数码管等的处理

unsigned int fre=0;//频率

void Time0_Init(void)
{
    AUXR = 0x80;                    //定时器0为1T模式
    TMOD = 0x04;                    //设置定时器0为16位自动重装载外部记数模式
    TH0 = TL0 = 0x00;               //设置定时器0初始值
    TR0 = 1;                        //定时器0开始工作
    //ET0 = 1;                        //开定时器0中断
}

void main()
{
    Time0_Init();
    Timer1_Init();
    EA=1;
    while(1)
    {
        if(is_read_NE555==1)//1s读取一次，这样读取到的值刚好是频率
        {
            is_read_NE555=0;
            TR0=0;//先暂停
            fre=TH0;//再读取
            fre<<=8;
            fre|=TL0;
            TH0=0;
            TL0=0;
            TR0=1;
            Nixie_num[0]=fre/10000%10;//数码管显示频率
            Nixie_num[1]=fre/1000%10;
            Nixie_num[2]=fre/100%10;
            Nixie_num[3]=fre/10%10;
            Nixie_num[4]=fre/1%10;
        }

    }
}

注意这里的fre必须使用unsigned int。

3.通过中断读取频率

接下来介绍第二种方式，现将TH0和TL0置为0xFF，这样检查到一个脉冲之后就会进入中断服务函数，再中断服务函数内将频率++,每隔1s读取一次频率并将频率置为0.

void Timer0_Isr(void) interrupt 1
{
    fre++;
}
void Time0_Init(void)
{
    AUXR = 0x80;                    //定时器0为1T模式
    TMOD = 0x04;                    //设置定时器0为16位自动重装载外部记数模式
    TH0 = TL0 = 0xFF;               //设置定时器0初始值
    TR0 = 1;                        //定时器0开始工作
    ET0 = 1;                        //开定时器0中断
}

void main()
{
    Time0_Init();
    Timer1_Init();
    EA=1;
    while(1)
    {
        if(is_read_NE555==1)
        {
            is_read_NE555=0;
            Nixie_num[0]=fre/10000%10;
            Nixie_num[1]=fre/1000%10;
            Nixie_num[2]=fre/100%10;
            Nixie_num[3]=fre/10%10;
            Nixie_num[4]=fre/1%10;
            fre=0;
        }
    }
}

三、完整代码演示

读取NE555其实很简单，但是需要提醒一点，P34和NE555相连的那个跳线帽用完记得拔下来，其他项目可能需要用到矩阵键盘，如果那个跳线帽忘记拔了会影响矩阵键盘的读取。

下面的代码是读取NE555频率并将其显示到数码管上

通过读取TH0和TL0来读取频率

main.c

#include 
#include "intrins.h"


code unsigned char Seg_Table[] =
{
0xc0, //0
0xf9, //1
0xa4, //2
0xb0, //3
0x99, //4
0x92, //5
0x82, //6
0xf8, //7
0x80, //8
0x90, //9
0xFF
};
unsigned char Led_Num=0xFF;
#define LED_ON(x)			Led_Num&=~(0x01<1000)
		{
			is_read_NE555=1;
			count_1s=0;
		}
	}
}

void Time0_Init(void)
{
	AUXR = 0x80;                    //定时器0为1T模式
	TMOD = 0x04;                    //设置定时器0为16位自动重装载外部记数模式
	TH0 = TL0 = 0x00;               //设置定时器0初始值
	TR0 = 1;                        //定时器0开始工作
	ET0 = 1;                        //开定时器0中断
}
void Timer1_Init(void)		//1毫秒@11.0592MHz
{
	AUXR |= 0x40;			//定时器时钟1T模式
	TMOD &= 0x0F;			//设置定时器模式
	TL1 = 0xCD;				//设置定时初始值
	TH1 = 0xD4;				//设置定时初始值
	TF1 = 0;				//清除TF1标志
	TR1 = 1;				//定时器1开始计时
	ET1 = 1;				//使能定时器1中断
}

通过中断读取频率

main.c

#include 
#include "intrins.h"


code unsigned char Seg_Table[] =
{
0xc0, //0
0xf9, //1
0xa4, //2
0xb0, //3
0x99, //4
0x92, //5
0x82, //6
0xf8, //7
0x80, //8
0x90, //9
0xFF
};
unsigned char Led_Num=0xFF;
#define LED_ON(x)			Led_Num&=~(0x01<1000)
		{
			is_read_NE555=1;
			count_1s=0;
		}
	}
}
void Timer0_Isr(void) interrupt 1
{
	fre++;
}
void Time0_Init(void)
{
	AUXR = 0x80;                    //定时器0为1T模式
	TMOD = 0x04;                    //设置定时器0为16位自动重装载外部记数模式
	TH0 = TL0 = 0xFF;               //设置定时器0初始值
	TR0 = 1;                        //定时器0开始工作
	ET0 = 1;                        //开定时器0中断
}
void Timer1_Init(void)		//1毫秒@11.0592MHz
{
	AUXR |= 0x40;			//定时器时钟1T模式
	TMOD &= 0x0F;			//设置定时器模式
	TL1 = 0xCD;				//设置定时初始值
	TH1 = 0xD4;				//设置定时初始值
	TF1 = 0;				//清除TF1标志
	TR1 = 1;				//定时器1开始计时
	ET1 = 1;				//使能定时器1中断
}