51单片机的电子计数器

基于51单片机的电子计数器
一．什么是电子计数器？
电子计数器是利用数字电路技术数出给定时间内所通过的脉冲数并显示计数结果的数字化仪器。

二．基本组成：
电子计数器主要由输入电路、比较电路、时间基准电路、控制电路和计数显示电路等部分组成。

1.输入电路：电子计数器的输入电路主要有三个作用，一是阻抗变换，二是电压放大，三是整形，所以它有三个组成部分。

阻抗变换
的目的是通过提高输入端的阻抗来减小对被测信号源的分流，常用晶体管射极跟随器或场效应管源极跟随器来实现。

电压放大采用输入放大器，它们除需具有一定的放大倍数外，还需要有较宽的通频带，以保证电子计数器有一定的灵敏度和测量范围。

整形电路的作用是对被测量整形，使输至比较电路入口的波形规整化，成为前、后沿较陡的矩形脉冲，以保证计数电路能被可靠地触发，整形电路常用施密特触发器来实现。

2.比较电路：电子计数器的比较电路是由一个与门电路来实现被测信号（如频率）与标准时间信号的比较的。

3.时间基准电路（时基电路）：电子计数器是用比较法进行测量的，也就是将被测信号与一系列标准时间信号进行比较。

4.控制电路：控制电路是电子计数器的指挥系统，在控制电路所送
出的各种控制信号的指挥下，协调计数器各单元电路的工作。

5.计数显示电路：电子计数器的计数电路是对来自闸门的脉冲个数／N进行计数，并将计数结果用数字显示出来的仪器。

为了提高计数器的测量速度，并使每一次测得的数据段相对稳定地显示出来，常在计数电路后加上寄存器，用来暂时寄存测量所得的数据。

6.自校：自校是电子计数器对其内部基准信号源进行测量的一种功能，可借以检查自身的逻辑功能是否正常。

三．如何实现？
实现计数功能，比较方便的办法是利用单片机内部的定时/计数器。

也可以采用下面三种方法：
1.采用时基电路计数：例如采用555电路，外接必要的元器件（电阻和电容），即可构成硬件电路。

但不可编程。

2.采用可编程芯片计数：这种定时芯片的定时值及定时范围很容易用软件来确定和修改，此种芯片定时功能强，使用灵活。

在单片机的定时/计数器不够用时，可以考虑进行扩展。

3.软件计数：软件定时不占用硬件资源，但占用了CPU时间，降低了CPU的利用率。

四．工作原理：
图为电子计数器的基本结构。

由B通道输入频率为fB的经整形的信号控制闸门电路,即以一个脉冲开门,以随后的一个脉冲关门。

两脉
冲的时间间隔(TB)为开门时间。

由A通道输入经整形的频率为f A的脉冲群在开门时间内通过闸门，使计数器计数，所计之数N=f A·TB。

对A、B通道作某些选择，电子计数器可具有以下三种基本功能。

①频率测量：被测信号从A通道输入，若TB为1秒，则读数N 即为以赫为单位的频率f A。

由晶体振荡器输出的标准频率信号经时基电路适当分频后形成闸门时间信号而确定TB之值。

②周期或时间间隔测量：被测信号由B信道输入，控制闸门电路，而A通路的输入信号是由时基电路提供的时钟脉冲信号。

计数器计入之数为闸门开放时间，亦即被测信号的周期或时间间隔。

③累加计数：由人工触发开放闸门,计数器对A通道信号进行累加计数。

在这些功能的基础上再增加某些辅助电路或装置，计数器还可完成多周期平均、时间间隔平均、频率比值和频率扩展等功能。

电子计数器性能指标主要包括：频率、周期、时间间隔测量范围、输入特性（灵敏度、输入阻抗和波形）、精度、分辨度和误差（计数误差、时基误差和触发误差）等。

8051计数器：
80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。

TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。

一、工作方式寄存器TMOD
工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。

其格式如下：
GATE：门控位。

GATE＝0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1为1，就可以启动定时/计数器工作；GATA＝1时，要用软件
使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。

即此时定时器的启动条件，加上了或引脚为高电平这一条件。

CT :定时/计数模式选择位。

CT ＝0为定时模式；CT =1为计数模式。

M1M0：工作方式设置位。

定时/计数器有四种工作方式，由M1M0进行设置。

五．拓展电子计数器运用
1.使其与显示器相连接
2.加入键盘。