单片机对外部脉冲计数【原理】看看单片机是如何实现外部脉冲信号的计数功能？|技术文档|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

【原理】看看单片机是如何实现外部脉冲信号的计数功能？

有的传感器会输出脉冲信号，MCU需要统计脉冲输入的个数，通常有如下实现方式：

1.GPIO中断

原理很简单，利用GPIO的上升沿或者下降沿中断，进中断的次数就是脉冲的个数。只需要在中断服务函数里计数即可。

使用GPIO中断需要注意：

脉冲信号的频率不能太高，否则MCU可能处理不过来GPIO中断处理程序应尽可能短，否则影响处理速度GPIO中断优先级应高，否则会延迟对脉冲信号的处理

我们先用一个板子产生频率为10Khz的PWM波，时长为100ms 。

下降沿的脉冲数理论为100ms/0.1ms=1000个，实际上因为有少许误差，从上面逻辑分析仪可以看到实际脉冲数为1.009k，即1009个。然后将PWM接到另外一个板子的GPIO引脚上，开启下降沿中断，在中断服务函数中计数，可以看到实际值就是1009。

2.定时器输入捕获

输入捕获常用来测量脉冲宽度和频率，它也可以用来对脉冲计数。它的原理和上述GPIO中断类似，只不过用的是定时器的输入捕获中断。

3.定时器用作计数

定时器和计数器其实很相似，只不过定时器是对内部的时钟脉冲进行计数，计数到一定数值时就可以根据频率，计算出时间。

而计数器是对外部脉冲进行计数，即外部引脚每发生一次变化，计数器就计数一次。

可以将外部脉冲信号接入到MCU的TIMx_ETR引脚，就可以使用MCU的定时器来计数。

它的使用也很简单，主要就是配置TIMx_SMCR寄存器（slave mode control register），具体可以参考芯片参考手册。

可以看到定时器CNT的值就是脉冲的个数。

总结：

1）尽量使用TIMER ETR引脚通过计数器方式来实现脉冲计数，如果条件不允许，外部脉冲输入频率不是很高，也可以使用GPIO中断来实现，不过还是要同时考虑高频中断对整体系统的影响。比如上面MCU主频是48Mhz，将10Khz调整为100Khz，实测GPIO中断还可以准确计数，但是当再继续增大到1Mhz时，就处理不过来了，实测发出约50000个脉冲，GPIO中断只测出了10206个，而使用计数器模式则可以准确的计数。

2）如果使用GPIO中断计数，要特别注意GPIO上不能有接地的电容，否则会改变脉冲波形，导致错误的计数。

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定时器计数器综合应用实例讲解

【例1】 编写定时器T0产生1秒的定时程序，通过P1.0口输出高、低电平均为1s的方波(假设单片机采用12MHz的晶振)。

分析如下：

12MHz的晶振，机器周期为1us，各种工作方式直接定时的最大定时时间分别为：

方式0: 2 13 =8192us=8.192ms

方式1: 2 16 =65536us=65.536ms

方式2、3: 2 8 =256us

编程思路：

任何一种方式都无法直接实现1s的定时，可以考虑采用方式1实现50ms定时中断，设置一变量对中断的次数进行计数，计数到20时即为1秒。

c语言源程序如下：

【例2】 脉冲宽度的检测：要求对外部输入的高电平脉冲持续的时间进行检测，即检测高电平脉冲宽度，将检测的脉宽以微秒为单位显示在数码管上(假设单片机的晶振频率为12MHz)。

脉宽检测系统电路如图5-8所示。

图5-8　脉冲宽度检测系统电路图

分析如下：

TMOD的GATE位为门控位，当GATE置1时，只有当对应的外部中断引脚

为1，且TRn置1时，定时器n才会启动定时(n=0或1)。利用该特点，可以检测

口脉冲高电平持续的时间，在信号的上升沿启动定时器，下降沿停止定时器。

在本实例中，采用T0的方式1定时功能对脉冲宽度进行测量，直接测量的最大值为65535，如果晶振为12MHz，则机器周期为1us，直接可检测的最大脉冲宽度为65.535ms。如果需要检测更宽的脉冲，可对定时器0溢出的次数进行计数，将溢出次数乘以65536，来计算。将外部中断设为下降沿触发，当检测到下降沿信号时，将进入外部中断处理程序，读取定时器的数值，此数值即为脉冲信号的宽度，通过数码管(关于数码管显示的知识参见8.3节)动态扫描显示检测的脉冲宽度值。

c源程序如下：