一 概述
　　單片機又稱微控制器（microcontroller）是將中央處理器（CPU）存儲器,、定時器/計數(shù)器、IO接口電路等部件集成在一塊芯片上的微型計算機,。目前,，單片機技術(shù)飛速發(fā)展，在各種場合被廣泛應用,。單片機做為控制核心,，與傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等結(jié)合可以組成自動化的檢測控制系統(tǒng),，本文結(jié)合單片機的定時/計數(shù)器的端口功能，開發(fā)一種實用的檢測裝置,。

二 單片機組成原理
　　MCS51是由美國INTEL公司生產(chǎn)的系列單片機,，其中以8051最為典型，由內(nèi)部總線將邏輯運算器ALU,、累加器A,、程序計數(shù)器PC、指令寄存器IR,、指令譯碼器ID,、控制邏輯PLA、存儲器,、輸入輸出口聯(lián)結(jié)成統(tǒng)一的整體,，以實現(xiàn)其功能。8051單片機是8位機32根I/O線 即4個并口分別記做P0.P1.P2.P3,，集成128K的片內(nèi)RAM和4K片外ROM,，其具有的兩個16位定時計數(shù)可通過編程實現(xiàn)4種工作模式,。

三計數(shù)功能的結(jié)構(gòu)與原理
　　MCS-51的單片機內(nèi)有兩個16位可編程的定時/計數(shù)器T0和T1，它們具有四種工作方式,，分別為模式0,、1、2,、3,。其控制字和狀態(tài)均在相應的特殊功能寄存器中，通過對控制寄存器的編程,，就可方便地選擇適當?shù)墓ぷ鞣绞?。MCS-51單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)如下圖所示，定時器T0特性功能寄存器TL0（低8位）和TH0（高8位）構(gòu)成,，定時器T1由特性功能寄存器TL1（低8位）和TH1（高8位）構(gòu)成,。特殊功能寄存器TMOD控制定時寄存器的工作方式，TCON則用于控制定時器T0和T1的啟動和停止計數(shù),，同時管理定時器T0和T1的溢出標志等,。程序開始時需對TL0、TH0,、TL1和TH1進行初始化編程,，以定義它們的工作方式和控制T0和T1的計數(shù)。
　　由程序設(shè)置M0,，M1的值以選擇單片機的工作方式,，如M1=0、M0=1時,，工作在工作模式1此時T0,、T1的功能時相同的，用戶可以任意選擇,。工作模式1與0的區(qū)別時計數(shù)器的位數(shù)不同,。工作模式0時13位計數(shù)器，工作模式1是16位計數(shù)器,，TLX（8位）,、THX（8位）作為16位寄存器，計數(shù)值從0開始,，計到0FFFFH后,，再加1，計數(shù)器則被溢出復位,，并將溢出標志位TFX置1,。

四 應用研究
　　周期的測量
　　因為，周期＝脈沖數(shù)/時間 ,，為了計算出單位時間的脈沖數(shù),，首先要有一個時間基準,。如果用單片機的定時器進行定時則直接接入單片機內(nèi)的信號的最高頻率取決于晶振頻率，由于所測信號的每一個脈沖的高低電平要持續(xù)至少一個機器周期,，即它的周期不得高于2倍的機器周期,；另一方面，一個機器周期等于6個狀態(tài)周期,，一個狀態(tài)周期等于2個晶振周期,。故有： T待測<=24*T晶振。
　?。?）低頻信號周期的測量 接線示意圖如圖1,，前端屬于信號調(diào)理電路，工作原理是：用一個計數(shù)器,，一個定時器,，在設(shè)定的時間內(nèi)對脈沖數(shù)進行累加；另一方法是一個定時器一個中斷口,，中斷為下降沿觸發(fā),，在中斷程序中計數(shù)。很明顯,，該方法所得計數(shù)值會受到定時誤差的影響,；在精度要求高的場合可以用外接精密脈沖源的方法來規(guī)避此誤差。即：使用外部脈沖進行比較計數(shù)時沒有定時原因造成的誤差,。如圖2,。此時會有如下的關(guān)系式：
　　　　F待測*COUNT標準=F標準 *CONNT待測
　　（2） 高頻信號周期的測量,，圖3是一個典型的電路
　　這個電路中各部分的功能說明如下：AD9686：將非TTL電平信號轉(zhuǎn)變?yōu)門TL電平,屬于前向調(diào)理電路,。
　　累加器：是二進制計數(shù)器，目的是對信號進行分頻,，MR為清零端,。此處用了兩種不同性能的計數(shù)器，即74LS197和74LS93,。其中LS197是四位二進制計數(shù)器，最高計數(shù)頻率100MHz,，它可以進行16分頻,，如果根據(jù)單片機的主頻計算分頻后的頻率仍然高于可測頻則需繼續(xù)分頻，當然對后面的分頻芯片的最高工作頻率的要求可以降低,。各管腳的輸出為：
　　　　74LS197的輸出： 74LS93的輸出：
　　　　Q1:Fin的2分頻 Q2:Fin的4分頻 Q1:Fin的32分頻 Q2:Fin的64分頻
　　　　Q3:Fin的8分頻 Q1:Fin的16分頻 Q3:Fin的128分頻 Q1:Fin的256分頻
　　本電路采用硬件控制方式,，門控位置“1”時，74LS00打開,，待測脈沖與基準脈沖同時進入外部硬件計數(shù)器計數(shù),，延時一定時間后,，門控位置0，停止計數(shù),，根據(jù)此時的計數(shù)值我們有如下關(guān)式
　　　　COUNT待測/F待測＝COUNT基準/F基準
　　根據(jù)需要可只將相應的分頻管腳接入單片機內(nèi)計數(shù),，也可采用I/O口全部讀入各位分頻腳的方法，該種電路的結(jié)構(gòu)具有模塊化的優(yōu)點,。

五 結(jié)語
　　單片機以其集成度高,、功能強大、功耗低,、擴展方便,、開發(fā)周期短等優(yōu)點而被廣泛應用，尤其在工業(yè)控制,，智能儀表,、家用電器、信息通信等領(lǐng)域,。本文只是粗略的介紹了單片機的一個應用,，還有很多不足，依據(jù)該方法可以方便的組成周期檢測系統(tǒng),，具有一定的應用價值,，希望大家可以共同研究，開發(fā)出更好的應用系統(tǒng),。