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用单片机直接测量时间量和频率量 大连大学 颜用先 摘要：本文提出一种用单片机直接测量时间量和频率量的简易方法，给 出了测量电路和实用 程序，并且提出一些利于扩大测量范围和提高测试精度的有效措施． 时间量和频率量的测量是测试中经常遇到 时，T0不工作．这样，若把代表被测时间量 的问题，传统的测量仪器不仅结构复杂，造价 矩形波加到 INT。上，则矩形波的上升沿将启 高，而且测量精度也不易做到很高．功能强、 动T0开始计时，而下降沿到来时，将使 T0停 体积小、重量轻、性能价格比高的单片机的问 止计时．若振荡频率 =12MHZ，此时在 世，使这两种量的测量大为简化．下面，我们 TH。及 TL0两个计数器中的值即为被测时间 介绍用 MSC-51单片机直接测量时间量和频 量的量化值，单位为 s．然而，由于T0为 16 率量的方法．由于许多物理量都可转换成这两 位的计数器，即使 TH。及 TL0的予置值为 0， 种量，因而其测量方法很有实际意义。 能测试的最大时间量仅为 65536~／s，为了扩大 一 、 时间量的测量 测量范围，可以利用 T。的溢出中断．设置一 1．测量电路 个 8位的软件计数器比如 R5寄存器，其初值 把被测时间量转变成相应的电信号，通过 为 0，每当 T。中断一次，就使 R5的值加 1。 放大整形电路变成符合TTL电平要求的一个 这样 ，当测量完毕 ，在 R5中的值就代表 矩形波，其上升沿代表时间量开始，下降沿代 (R5) ×216s，再加上此时 TH0及 TL0值， 表 时 间量 结束 。把这个矩 形波直接加 到 即可获得被测时间量的值。采用这种方法，可 MCS-51单片机的INTO (P3．2)端 ．即可 由 测量长达 224~／s(即 16．777126秒 ) 的时 问 单片机来完成对时间量的测量 (图 1)。 量。若认为测量范围还不够，还可采用 16位 的软件计数器，从而使测量值可达 2 s(即 4294．967296秒)。采用这种测量方法具有相 代表 时问 当的精度．这是由于单片机采用的产生振荡频 话 率Fo 的晶体振荡器具有相 当高的稳定度，同 时T0的启停和加在 INTo上的代表被测时间 ． 图 的矩形波的上升沿和下降沿是严格同步的 2．测量原理 另外，TH。及 TL0的予置值选为0，不仅有利 51单片机有 2个 l6位的定时 ／计数器T。 于扩大测量范围，更重要的是有利于提高测量 及T1，T0有4种操作模式，Tl有 3种操作模 精度，因为这样在T0溢出中断时，在中断服 式，我们用 T0的模式 l来进行时间量的测 量。图2为T0的操作模式 l工作原理图。 从图中可看到，此时 T0为一个 l6位的计 一 圈 伺 数器，当c／T=0时，对机器周期计数，成为 一 个 定 时器 。当控制位 TR。=1， 门控位 GATE=l时，显然 T0是否定时工作取决于 INTo，当 INTo=l时 To工作 ，INTO=0 图 2 — 14一 务程序中不必为THo及 TL0再送予置