一 概述
　　單片機(jī)又稱微控制器（microcontroller）是將中央處理器（CPU）存儲器,、定時器/計(jì)數(shù)器、IO接口電路等部件集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī),。目前,，單片機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，在各種場合被廣泛應(yīng)用,。單片機(jī)做為控制核心,，與傳感器、執(zhí)行機(jī)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(jī)的定時/計(jì)數(shù)器的端口功能,，開發(fā)一種實(shí)用的檢測裝置。

二 單片機(jī)組成原理
　　MCS51是由美國INTEL公司生產(chǎn)的系列單片機(jī),，其中以8051最為典型,，由內(nèi)部總線將邏輯運(yùn)算器ALU、累加器A,、程序計(jì)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(shí)現(xiàn)其功能,。8051單片機(jī)是8位機(jī)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(jì)數(shù)可通過編程實(shí)現(xiàn)4種工作模式,。

三計(jì)數(shù)功能的結(jié)構(gòu)與原理
　　MCS-51的單片機(jī)內(nèi)有兩個16位可編程的定時/計(jì)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(yīng)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(dāng)?shù)墓ぷ鞣绞?。MCS-51單片機(jī)內(nèi)部的定時/計(jì)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(jì)數(shù)，同時管理定時器T0和T1的溢出標(biāo)志等,。程序開始時需對TL0,、TH0、TL1和TH1進(jìn)行初始化編程,，以定義它們的工作方式和控制T0和T1的計(jì)數(shù),。
　　由程序設(shè)置M0，M1的值以選擇單片機(jī)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(jì)數(shù)器的位數(shù)不同,。工作模式0時13位計(jì)數(shù)器,，工作模式1是16位計(jì)數(shù)器，TLX（8位）、THX（8位）作為16位寄存器,，計(jì)數(shù)值從0開始,，計(jì)到0FFFFH后，再加1,，計(jì)數(shù)器則被溢出復(fù)位,，并將溢出標(biāo)志位TFX置1。

四 應(yīng)用研究
　　周期的測量
　　因?yàn)?，周期＝脈沖數(shù)/時間 ，為了計(jì)算出單位時間的脈沖數(shù),，首先要有一個時間基準(zhǔn),。如果用單片機(jī)的定時器進(jìn)行定時則直接接入單片機(jī)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(jī)器周期,，即它的周期不得高于2倍的機(jī)器周期,；另一方面，一個機(jī)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(jì)數(shù)器,，一個定時器,，在設(shè)定的時間內(nèi)對脈沖數(shù)進(jìn)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(jì)數(shù)。很明顯,，該方法所得計(jì)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(jìn)行比較計(jì)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(biāo)準(zhǔn)=F標(biāo)準(zhǔn) *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(jìn)制計(jì)數(shù)器，目的是對信號進(jìn)行分頻,，MR為清零端,。此處用了兩種不同性能的計(jì)數(shù)器，即74LS197和74LS93。其中LS197是四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,，最高計(jì)數(shù)頻率100MHz,，它可以進(jìn)行16分頻，如果根據(jù)單片機(jī)的主頻計(jì)算分頻后的頻率仍然高于可測頻則需繼續(xù)分頻,，當(dāng)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(zhǔn)脈沖同時進(jìn)入外部硬件計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，延時一定時間后,，門控位置0,，停止計(jì)數(shù)，根據(jù)此時的計(jì)數(shù)值我們有如下關(guān)式
　　　　COUNT待測/F待測＝COUNT基準(zhǔn)/F基準(zhǔn)
　　根據(jù)需要可只將相應(yīng)的分頻管腳接入單片機(jī)內(nèi)計(jì)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(diǎn)。

五 結(jié)語
　　單片機(jī)以其集成度高,、功能強(qiáng)大,、功耗低、擴(kuò)展方便,、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)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(jī)的一個應(yīng)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(yīng)用價值,，希望大家可以共同研究,，開發(fā)出更好的應(yīng)用系統(tǒng)。