引言
脉冲计数和频率测量是微控制器应用中常见的任务之一。单片机可以利用定时器来收集脉冲，并通过一定的算法来计数和测量频率。本文将介绍单片机中常用的脉冲计数与频率测量技术，并讨论如何利用时钟标定来提高测量的精度。
脉冲计数技术
脉冲计数是指通过计数器来记录脉冲的个数。对于单片机而言，可以利用定时器来实现脉冲计数。定时器的输入引脚接收脉冲信号，其计数器会根据脉冲的上升或下降沿进行加一操作。当计数器溢出时，可以产生中断信号，从而告知单片机计数完成。
下面是一个示例代码，实现了通过定时器进行脉冲计数的功能：
#include <stdio.h>
#include <reg52.h>
void timer_init() {
TMOD = 0x06; // 使用定时器1的16位自动重装模式
TH1 = 0;
TL1 = 0;
TR1 = 1; // 启动定时器1
}
void main() {
unsigned int count = 0;
timer_init();
while(1) {
if (TF1 == 1) { // 定时器溢出
count++;
printf("脉冲个数：%d\n", count);
TH1 = 0;
TL1 = 0;
TF1 = 0; // 清除溢出标志
}
}
}
频率测量技术
频率是指单位时间内脉冲的个数。频率测量可以通过计数时间内的脉冲个数来得到。单片机可以利用定时器和外部中断来实现频率的测量。
下面是一个示例代码，实现了通过定时器和外部中断进行频率测量的功能：
#include <stdio.h>
#include <reg52.h>
#define T1_OVERFLOW_COUNT 65536 // 定时器1溢出次数
void timer_init() {
TMOD = 0x06; // 使用定时器1的16位自动重装模式
TH1 = 0;
TL1 = 0;
TR1 = 1; // 启动定时器1
}
void exti_init() {
EX0 = 1; // 外部中断允许
IT0 = 1; // 外部中断0的触发方式为下降沿
EA = 1; // 总中断允许
}
void exti_interrupt() interrupt 0 {
static unsigned int count = 0;
if (count == 0) { // 第一次触发中断
TH1 = 0;
TL1 = 0;
TR1 = 1; // 启动定时器1开始计时
} else { // 第二次触发中断
unsigned int timer_count = TH1 * 256 + TL1; // 获取定时器1的计数值
unsigned int freq = (count - 1) * T1_OVERFLOW_COUNT + timer_count;
printf("频率：%d\n", freq);
count = 0;
TR1 = 0; // 停止定时器1
}
count++;
}
void main() {
timer_init();
exti_init();
while(1) {
}
}
时钟标定
单片机内部的晶体振荡器的稳定性不是十分理想，由于环境温度和供电电压的不稳定性等因素，晶体振荡器会有一定的误差。为了提高测量的准确性，需要对时钟进行标定。
时钟标定的方法一般是通过外部高精度时钟源和单片机内部定时器进行比较。通过测量定时器计数器溢出的时间，可以得到实际的时间间隔。然后将实际的时间间隔和单片机内部定时器的计数值进行对比，得到时钟误差。
例如，可以使用GPS的PPS (Pulse Per Second)信号作为高精度时钟源。将PPS信号经过缓冲处理后，连接到单片机的外部中断引脚。通过测量PPS信号下降沿的时间，可以得到实际的时间间隔。然后与单片机内部定时器的计数值进行对比，即可得到时钟误差。
结论
脉冲计数和频率测量是单片机应用中常见的任务之一。通过利用单片机的定时器和外部中断，可以方便地实现脉冲计数和频率测量功能。而时钟标定可以提高测量的准确性，从而满足更高要求下的应用需求。
尽管本文只是介绍了一种简单的时钟标定方法，但实际的时钟标定可能会更为复杂，需要考虑更多的因素。不过，通过合理的设计和调试，可以在单片机应用中实现准确的脉冲计数和频率测量。
本文来自极简博客，作者：风华绝代，转载请注明原文链接：单片机的脉冲计数与频率测量技术
