51单片机脉冲计数 51单片机计数脉冲频率超过晶振频率124也行？仿真与实际|设计与开发|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

51单片机计数脉冲频率超过晶振频率124也行？仿真与实际

知识：51单片机计数脉冲频率超过晶振频率的1/24也可以计数？理论和实际的差别

问题导入：书本上讲51单片机的外部计数频率不能超过晶振频率的1/24，可实际仿真并非如此，难道书上错了吗？

问题来源：今天上了单片机定时计数器外部计数的实验课，我和其他两同学做完了后，老师现场给我们三个出了一个进阶题：书上讲单片机计数频率不能超过晶振的1/24，对于12MHz的晶振也就是不能超过0.5MHz，为什么仿真频率用0.1MHz，0.5MHz，1MHz都可以计数，而且1MHz的误差不明显？难道书上错了吗？要有质疑精神，不要肯定书上就一定正确。

老师问完，我们都疑惑了，然后一起讨论。同学说是仿真和实物的误差，老师没有直接肯定这个答案，我们以为答错了，然后我们又往其它方面想，后来也没想出什么答案。

老师说：“假如路上的车开60码你可以精确计数通过多少辆，如果开500码呢？”

“超过60也可以计数，只不过计不准”我们表达了这样的答案。

在老师的引导下，我还是认为是仿真和实物的误差，不过这次我说得更详细，我说：“实物受到物理限制，仿真只是理论模型”，这次老师认可了这个回答。通过这个问题，老师告诉我们的道理是：仿真只是仿真，理论只是理论，有些东西还是得做实物。

本次实验的问题如下

Proteus仿真图如下

代码如下

为了进一步研究，我调节信号源脉冲频率，做了以下7组实验（内容有点长，不想看的直接到后面看表格总结）

实验1：当T0输入脉冲频率为200Hz时

周期=5ms=5000us

P1.0口示波器测量数据：

周期=2.00586s

理论计算的周期为：

5000us*200个计数*2=2s

理论和仿真差5860us，误差0.293%

实验2：当T0输入脉冲频率为2000Hz时

周期=500us

P1.0口示波器测量数据：

周期=199.56ms=199560us

理论计算的周期为：

500us*200个计数*2=200000us

仿真和理论差440us，误差0.22%

实验3：当T0输入脉冲频率为10000Hz时

周期=0.1ms=100us

P1.0口示波器测量数据：

周期=39.99ms=39990us

理论计算的周期为：

100us*200个计数*2=40000us

仿真和理论差10us，误差0.025%

实验4：当T0输入脉冲频率为0.1MHz时

周期=0.01ms=10us

P1.0口示波器测量数据：

周期=4ms=4000us

理论计算的周期为：

10us*200个计数*2=4000us

理论和仿真周期刚好吻合

实验5：当T0输入脉冲频率为0.5MHz时

周期=2us

P1.0口示波器测量数据：

周期=0.82ms=820us

理论计算的周期为：

2us*200个计数*2=800us

理论和仿真周期差20us，误差2.5%

实验6：当T0输入脉冲频率为1MHz时

周期=1us

P1.0口示波器测量数据：

周期=0.42ms=420us

理论计算的周期为：

1us*200个计数*2=400us

理论和仿真周期差20us，误差5%

实验7：当T0输入脉冲频率为2MHz时

周期=0.5us

P1.0口示波器测量数据：

周期=0.21ms=210us

理论计算的周期为：

0.5us*200个计数*2=200us

理论和仿真周期差10us，误差5%

总结以上7个实验

从以上实验可以看出，在proteus仿真中，单片机外部脉冲频率如果小于单片机频率的1/24，误差很小，这是由于运行指令需要消耗时间。即使是超过单片机频率的1/24也可以计数，只不过误差大很多。而在实物中，这个误差会更大，甚至会出现错误。

书上也说了，对于采样计数脉冲需要占用2个机器周期，计数脉冲频率不能高于振荡脉冲频率的1/24，这句话不论是从理论还是实际计数精确严谨的角度来讲都没错。

我是何同学JoseHe，关注我，分享更多教育知识。

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：