基于80C51单片机测频率的设计

### 基于80C51单片机测频率的设计 #### 1. 引言 在现代工业控制及自动化领域中，频率信号的准确测量对于实现精确控制至关重要。无论是连续信号还是离散信号，都需要经过适当的调理才能被单片机识别。本文将详细介绍如何利用80C51单片机进行频率测量，包括低频信号周期的测量、高频信号周期的测量以及脉冲高电平持续时间的测量。 #### 2. 周期的测量 **2.1 低频信号周期的测量** 对于低频信号的周期测量，主要通过单片机内部的定时器完成。一种常用的方法是使用一个计数器和一个定时器，在预设的时间内对脉冲进行计数。另一种方法是使用一个定时器和一个中断口，中断设置为下降沿触发，在中断程序中进行脉冲计数。这两种方法都存在一定的定时误差，为了提高精度，在一些场合可以通过外接精密脉冲源的方式来进行规避。具体来说，可以使用外部脉冲源进行比较计数，这样可以消除因定时引起的误差。 **2.2 高频信号周期的测量** 对于高频信号的周期测量，通常需要采用更复杂的电路设计。图3所示的电路中包含了信号调理电路和用于分频的计数器。其中，AD9686用于将非TTL电平信号转换为TTL电平信号，这一步骤对于确保信号能被单片机正确识别非常重要。此外，电路中使用了两个不同的计数器（74LS197和74LS93），分别用于实现不同的分频功能。例如，74LS197可以实现16分频，而74LS93则可以实现更高的分频比，如32分频、64分频等。这种分频技术可以有效地降低信号频率，使得原本超过单片机测量范围的高频信号也能被准确测量。 #### 3. 脉冲高电平持续时间的测量 **3.1 高频脉冲高电平持续时间的测量** 当脉冲频率较高且每个周期内的高电平时间较短时，为了保证测量精度，需要对多次测量结果进行平均处理。这通常通过硬件电路实现，电路设计需要考虑如何准确捕捉到高电平的开始和结束点。一种常见的做法是使用门控定时器，结合中断技术来精确控制计数的开始和结束时间点。 **3.2 低频脉冲高电平持续时间的测量** 对于低频信号，高电平持续时间较长，可以直接使用单片机的定时器（如T0或T1）进行测量。为了提高精度，可以通过软件控制的方法，在检测到信号上升沿的同时开启定时器，从而确保计数从正确的起点开始。此外，也可以通过硬件电路（如JK触发器）确保从特定的点开始计数，以减少误差。 #### 4. 8098系列单片机的应用 8098系列单片机提供了更多的高级功能，例如使用高速输入通道(HSI)进行脉冲宽度的测量。这种技术可以在不占用CPU时间的情况下记录脉冲信号的发生时刻，极大地提高了系统的实时性和效率。具体来说，可以通过检测引脚的上升沿或下降沿触发中断，记录信号的开始时间和结束时间，进而计算出脉冲的宽度。这种方式尤其适用于高频信号的测量。 通过对80C51单片机及其周边电路的合理设计，可以实现对各种频率信号的有效测量，这对于工业控制领域的应用具有重要意义。无论是低频还是高频信号，都能找到合适的解决方案来确保测量的准确性。