蓝桥杯学习笔记五、NE555定时器
5.1NE555定时器介绍
NE555是一款极受欢迎的定时/振荡器集成电路，其设计日期可追溯到1970年，尽管技术正在日新月异的发展，其重要性和应用性仍然没有被削弱。NE555包含了许多系统需要的功能诸如比较器、触发器、反相器和输出驱动等等，其主要功能有定时、脉冲生成和振荡器。
其特点有：
1、高度灵活：NE555集成电路因其设计而具有很高的灵活性，可以在多种模式下工作，包括单稳态（用作定时器或延时器）、双稳态（用作翻转触发器）和稳定模式（用作振荡器）。
2、宽电源电压范围：NE555可以工作在4.5至16V的电源电压范围内，且其性能在这个范围内保持稳定。
3、高输出电流能力：NE555的输出电流最大可达到200mA，可以直接驱动许多外围设备和负载。
4、具有重置功能：NE555具有一位复位引脚，它可以用来重置计时器的定时操作。
5、精度高：NE555在其有效电源电压范围内，其计时精度可以达到极高的程度。
6、设计简单：NE555只需要少量的外围元器件，如少数几个电阻和电容，就可以实现多种功能，使得设计电路变得非常简单。
7.成本低：由于其极简的设计和广泛的应用，NE555可以大规模生产，使其成本非常低，能被广泛应用在各种电子设备中
引脚图：
NE555是一个八脚封装的DIP（双列直插）封装的电子器件，从电路图上可以看到其各个引脚的功能如下：
引脚1：接地端（GND）,用于连接向电源的负端。
引脚2：触发端（TRIG），通过这里输入脉冲控制振荡开始。当触发脚电压低于1/3VCC时，比较器1 输出高电平，触发翻转触发器并使输出引脚3的电平由高电平跳变到低电平。
引脚3：输出端（OUT），NE555的主要输出端。
引脚4：复位端（RESET），输入复位信号使NE555回到初始状态。当输入低电平时，会复位InterPatin和SR，使OutPatin电路输出低电平，非反馈耦合的RS 翻转触发器被重置即使控制电压CONT（从引脚5输入）为低电平也不能改变。
引脚5：控制端（CONT），用于控制输出的工作状态。例如通过一个电容连接到地，作为电压控制端，任何连到这个引脚的电压会改变阀值的大小（主要影响触发器闭锁的电压大小），若未使用可悬空。
引脚6：阈值端（THR），如果这个引脚的输入电压高于2/3VCC，那么输出端（OUT）会变为低电平。它与引脚7共享一个电阻和一个电容构成的RC振荡器电路。
引脚7：放电端（DIS），振荡器产生的三角波会被送到这里，与引脚6并联。
8引脚8：正电源（VCC），用来通常接入5V - 15V的DC电源。
电路图：
工作原理：
NE555的工作原理基于其内部结构。首先，我们了解一下NE555内部的主要组件。它包括两个与电压比较器，一个反向重置触发器，一个输出驱动器，一个基准电压生成器和一个放电引脚的开放集电器（开放引线）。
现在，我们详细解释NE555三种主要工作模式下的工作原理：
1、稳定态模式（振荡器模式）
这个模式下，NE555可以作为振荡器使用。两个阻值以及一个电容值用于确定振荡周期，进而决定了脉冲或方波信号的频率。当电容电压低于1/3 VCC（供电电压）时，比较器1输出高电平，翻转触发器设定，输出变为高电平。当电容电压升高超过2/3 VCC时，比较器2输出低电平，翻转触发器复位，输出变为低电平（我们蓝桥杯单片机上采用的就是此工作原理，并且我们不需要对NE555进行编程因为他是一个纯硬件电路，由原理图可以看出在蓝桥杯单片机中NE555定时器单纯用来做一个测频率的信号发生器）。
2、单稳态模式（延时模式）
在这种模式下，NE555可以作为一个延时触发器，当输入端突然由高电平变为低电平时，电路立即开始计时，输出变为高电平，并保持一定时间，然后输出变为低电平，这段时间就是延时时间。
3、双稳态模式
在这种模式下，NE555的两个稳定状态均可使用，即输出可以是持续的高电平或低电平。它是通过两个外部触发源来控制的，一个用于设定，一个用于复位。具体的输出电平取决于最后一个触发的是设定输入还是复位输入。
NE555定时器测频率的具体实现
1、首先，配置NE555为频率源，选择合适的电阻和电容数值，使NE555工作在稳定的振荡模式，输出一定的频率脉冲（本单片机省略这一步）。
2、然后，设置单片机中的定时器0和定时器1。定时器1用于产生一个固定的时间间隔，例如1秒；而定时器0用于计数NE555产生的脉冲数量。
3、将NE555的输出脉冲接入单片机的定时器1的外部计数输入。
4、启动定时器1，在定时器1产生中断（即每隔1秒）时，读取定时器0的计数值。然后清零定时器0的计数值，继续计数。
5、定时器0的计数值就是NE555在1秒内产生脉冲的数量，也就是频率。
6、最后，将这个频率显示在SMG上。
5.2基础练习
练习要求
在CT107D单片机综合实训平台上，利用NE555产生方波信号并测量其频率，具体功能要求如下：
1、上电开机运行时，关闭蜂鸣器、继电器和8个LED指示灯。
2、用短路环将J13中的NAL与P34短接，NE555发生的信号输入到单片机的P34引脚。
3、单片机测量信号频率，并显示在数码管中，频率数据显示用6位数码管，单位是Hz，当显示长度不足6位时，未使用到的数码管熄灭，在最左边的1位数码管用“F”作为提示符
代码演示：
#include
unsigned int Count_F;//累计1s内脉冲产生的次数
unsigned int data_F;//1s内脉冲产生次数
/*0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 */
unsigned char code NixieTube_nodot[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,
/* A B C D E F H L N P */
0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0x89,0xC7,0xC8,0x8C,
/* U - ' ' */
0xC1,0xBF,0xFF};//无小数点段码
void HC138_Select(unsigned char choice){//HC138译码器应用选择
switch(choice){
case 0: P2 = (P2 & 0x1f) | 0x00; break;
case 4: P2 = (P2 & 0x1f) | 0x80; break;
case 5: P2 = (P2 & 0x1f) | 0xa0; break;
case 6: P2 = (P2 & 0x1f) | 0xc0; break;
case 7: P2 = (P2 & 0x1f) | 0xe0; break;
}
}
void Delay(unsigned char xms){//延时函数
unsigned char i,j;
while(xms--){
i = 12;
j = 169;
do{
while(--j);
}while(--i);
}
}
void SMG_TranslateBit(unsigned char pos,unsigned char value){//数码管发送函数
HC138_Select(7);
P0 = 0xFF;
HC138_Select(6);
P0 = 0x01<9999)
{
SMG_TranslateBit(3,NixieTube_nodot[data_F/10000]);
}
if(data_F>999)
{
SMG_TranslateBit(4,NixieTube_nodot[(data_F/1000) % 10]);
}
if(data_F>99)
{
SMG_TranslateBit(5,NixieTube_nodot[(data_F/100) % 10]);
}
if(data_F>9)
{
SMG_TranslateBit(6,NixieTube_nodot[(data_F/10) % 10]);
}
SMG_TranslateBit(7,NixieTube_nodot[data_F % 10]);
}
void Timer0_Init(){//定时器0初始化配置为八位计数器模式
TMOD = 0x06;
TL0 = 0xFF;
TH0 = 0xFF;
TR0 = 1;
EA = 1;
ET0 = 1;
PT0 = 0;
}
void Timer1_Init(){//定时器1初始化配置为16位定时器模式
TMOD = 0x06;
TL1 = (65535-1000)%256;
TH1 = (65535-1000)/256;
TR1 = 1;
EA = 1;
ET1 = 1;
PT1 = 0;
}
void Timer0_handel(void) interrupt 1{
Count_F++;//记录脉冲次数叠加
}
void Timer1_handel(void) interrupt 3{
static unsigned int T1Count = 0;
T1Count++;
if(T1Count >= 1000){
T1Count = 0;
data_F = Count_F;//获取频率
Count_F = 0;
}
}
void Init_System(void){//系统初始化
HC138_Select(4);
P0 = 0xFF;
HC138_Select(5);
P0 = 0x00;
}
void main(){
Init_System();
Timer0_Init();
Timer1_Init();
while(1){
Display_SMG();
}
}