通用计数器及其应用
第七章通用计数器及其应用
电子计数器是一种多功能的电子测量仪器。它利用电子学的方法测出一定时间内输入的脉冲数目，并将结果以数字形式显示出来。通常电子计数器按照它的功能可分为以下三类：1）通用计数器通常指多功能计数器。它可以用于测量频率、频率比、周期、时间间隔和累加计数等，如配以适当的插件，还可以测量相位、电压等电量。
2）频率计数器其功能为测频和计数。测频范围很宽，在高频和微波范围内的计数器均属于此类。
3）计算计数器带有微处理器、具有计算功能。它除具有计数器功能外，还能进行数学运算、求解比较复杂的方程式，能依靠程控进行测量、计算和显示等全部工作。
计数及显示单元
图7-1 通用电子计数器方框图
一、通用电子计数器的基本组成
电子计数器的基本组成原理方框图见图7-1。这是一种通用多功能电子计数器。电路由A、B输入通道、时基产生与变换单元、主门、控制单元、计数及显示单元等组成。电子计数器的基本功能是频率测量和时间测量，但测量频率和测量时间时，加到主门和控制单元的信号源不同，测量功能的转换由开关来操纵。累加计数时，加到控制单元的信号则由人工控制。至于计数器的其它测量功能，如频率比测量、周期测量等则是基本功能的扩展。（一）A、B输入通道
输入通道送出的信号，经过主门进入计数电路，它是计数电路的触发脉冲源。为了保证计数电路正确工作，要求该信号具有一定的波形、极性和适当的幅度，但输入被测信号的幅度不同，波形也多种多样，必须利用输入通道对信号进行放大、整形，使其变换为符合主门
要求的计数脉冲信号。输入通道共有两路。由于两个通道在测试中的作用不同，也各有其特点。
A输入通道是计数脉冲信号的输入电路。其组成如图7-2（a）所示。
衰减器
射极
跟随器放大器
施密特
电 路至主门
选通门
A门选通信号
平调节
射极
跟随器放大器
施密特
电 路至门控
选通门
B门选通信号
输入电
倒相器双稳
(a) A输入通道
(b) B输入通道
7-2 输入通道方框图
当测量频率时，计数脉冲是输入的被测信号经整形而得到的。当测量时间时，该信号是仪器内部晶振信号经倍频或分频后再经整形而得到的。究竟选用何种信号，由选通门的选通控制信号决定。
B输入通道是闸门时间信号的通路，用于控制主门是否开通。该信号经整形后用来触发双稳态触发器，使其翻转。以一个脉冲启开主门，而以随后的一个脉冲关门。两脉冲的时间间隔为开门时间。在此期间，计数器对经过A通道的计数脉冲计数。为保证信号在一定的电平时触发，输入端可对输入信号电平进行连续调节。在施密特电路之后还接有倒相器，从而可任意选择所需要的触发脉冲极性。
有的通用计数器闸门时间信号通路有两路，分别称为
B、C通道。两通道的电路结构完
全相同。B通道用来作门控双稳的“启动”通道，使双稳电路翻转；C通道用作门控双稳“停止”通道，使其复原。两通道的输出经由或门电路加至门控双稳触发器的输入端。
（二）主门
主门又称信号门或闸门，对计数脉冲能否进入计数器起着闸门的作用。主门电路是一个标准的双输入逻辑门，如图7-3所示。它的一个输入端接入来自门控双稳触发器的门控信号，另一个输入端则接收计数用脉冲信号。在门控信号有效期间，计数脉冲允许通过此门进入计数器计数。
在测量频率时的门控信号为仪器内部的闸门时间选择电路送来的标准信号，在测量周期或时间时则是整形后的被测信号。
计数脉冲输入
门控信号输入
T
T
＆
图7-3 主门电路
（三）时基信号产生与变换单元
本单元用于产生各种时标信号和门控信号，图7-4为电路原理方框图的实例。
f f 101MHz
晶振
100MHz 10MHz
100kHz 10kHz 时标信号选择电路
闸门时间选择电路
1ms
10ms 0.1s
1s
10s Ts Ts
f
( s)f
f 10f f
10f f
10f f
10f f
10f f 10f f
10f
f
10
图7-4 时基产生与变换单元
由1MHz 晶振产生的标准频率信号，作为通用计数器的时间标准。该信号经倍频或分
频后可提供不同的时标信号，用于计数或作门控信号。当晶振频率不同时，
或要求提供的闸门信号和时标信号不同时，倍频和分频的级数也不同。 （四）控制单元
控制单元为程控电路，能产生各种控制信号去控制和协调计数器各单元工作，以使整机按一定工作程序自动完成测量任务。
计数及显示电路门控双稳闭锁双稳
(a) 原理方框图
复零单稳闭锁单稳显示单稳寄存单稳时基信号门控双稳闭锁双稳CP L
R C M Q2Q1
(b) 工作波形
图7-5 控制电路及工作波形
电子计数器一方面对通过主门的计数脉冲进行计数，另一方面又要显示测量结果，它严格按照下列程序往复循环工作：
使电路
复零、等待
准备记数（即测量）
显示
关闭主门并显示测量结果
本单元包括门控双稳电路、显示时间控制电路、寄存器、锁存器、复零脉冲产生电路等，可以按程序向主门发送信号，向计数显示电路发复零信号、记忆指令等。
图7-5示出了一个控制电路的实例。在准备期，门控双稳复零（Q 1=0），闭锁双稳置“1”（Q 2=1），撤除了对门控双稳的封锁。然后在时基信号的作用下，门控双稳翻转，Q 1=1，主门开启，测量期开始。在后续的第二个时期信号作用下，门控双稳翻转，降沿使寄存单稳产生寄存信号，刷新寄存器内容，显示器开始显示新的测Q 1=0，主门关闭，测量期结束。Q 1的下降沿使闭锁双稳由“1”翻转为“0”。Q 2的下量结果。Q 2的下降沿还使显示单稳产生控制显示时间的延时信号，延时结束时产生复零脉冲R ，使仪器各有关部分复零。在显示复零过程中闭锁双稳为门控双稳提供闭锁信号。为保证可靠地复零，在复零信号结束时不立即开始新的测量，而由闭锁单稳提供一个短暂的辅助闭锁信号，该信号又加至闭锁双稳S 端使Q 2=1。待所有闭锁信号都撤除后，门控双稳才进入等待下一次触发的状态。 （五）计数及显示电路
本单元用于对主门输出的脉冲计数并显示十进脉冲数。由2—10进制计数电路及译码器、数字显示器等构成。它有三条输入线，一条是计数脉冲用的信号输入线，一条是复零信号线，第三条是记忆控制信号线。有的通用计数器还可以输出显示结果的BCD 码。 二、通用电子计数器的基本原理
（一）频率测量
测量频率时，电子计数器的电路连接如图7-6所示。这是一个简化电路。
通 道
A输入f x
计数显示电路
主 门
门控双稳
振荡器
晶 体时基选择
分频电路
NTx
Tx
f s
控 制逻辑电路
图7-6 测频率
被测信号加于A 通道，经电路放大、整形后，形成重复频率等于被测信号频率f x 的计数脉冲。把它加至主门的一个输入端。门控双稳电路受晶振分频而来的闸门时间信号控制，门控双稳的输出接至主门的另一个输入端。这时主门的开通时间由闸门时间选择电路送来的信号决定。在主门开通时间T 内，对计数脉冲计数，设计数值为N ，则有 N=T/T x ，即f x =N/T=N/K f Ts ，其中T 为门控时间，门控信号是晶振f s 分频而来的，非常准确；K f 为分频器分频系数；f s 、Ts 为晶振的频率和周期。对同一被测信号，如果选择不同的门控时间，即选择不同的分频系数K f ，计数值N 是不同的。为便于读数，实际仪器中的分频系数K f 都采用10进分频的办法。当分频系数K f 减小后所得计数值N 也减少，显示器上则将小数点所在位置自动移位。例如f x =1 000 000Hz 、门控时间为1s 时，可得N=1 000 000，若7位显示器的单位采用kHz ，则显示1000.000kHz ；如果门控时间改为0.1s ，则N=100 000，显示1000.00kHz ，7位显示器的第1位不显示，只显示6位数字，且小数点已后移1位。 （二）频率比测量
通用电子计数器还可以用来测量两个待测信号频率的比值。电路连接如图7-7所示。 两待测信号分别加到A 、B 输入通道。频率较低的信号f B 加至B 通道，经放大、整形后用来作门控双稳的触发信号，频率较高的信号f A 加至A 通道，经整形后变成重复频率与f A 相等的计数脉冲。主门的开通时间为T B =1/ f B ，在该时间内对频率f A 的待测信号进行计数，可得
B A A B T T N f f ==
即 B B
A N T N
f f == 为了提高测量准确度，还可将频率较低的f B 信号的周期扩大，即将该信号经分频器后
再加至门控双稳。当主门的开通时间增大后，计数值随之增大，但由于可进行小数点自动移位，显示的比值N 不变。
通 道
A输入f 计数显示电路
主 门
门控双稳
T 控 制逻辑电路
通 道
B输入f B
A
B
T A
T
A
T B
图7-7 测频率比
（三）累加计数
累加计数是指在限定的时间内，对输入的计数脉冲进行累加。测量原理和测量频率是相同的。不过这时门控双稳须改用人工控制。其电路连接如图7-8所示，待计数脉冲经A 输入通道进入，这时计数值就是累加数。
A输入计数显示电路
主 门
门控双稳启动
停止
手动控制
控 制逻辑电路
通 道
图7-8 累加计数
（四）周期测量
测量周期时电子计数器的电路连接如图7-9所示。
被测信号经A 输入通道整形，使其转换成相应的矩形波，取出其跳变沿形成脉冲串，这时同极性跳变沿脉冲的重复周期恰好等于被测信号周期。利用该脉冲去触发门控双稳，控制主门的开闭。主门导通的时间就正好等于被测信号的周期。晶振经倍频（或分频）后产生的时标脉冲同时送至主门的另一输入端。在主门开启的时间内对输入的时标脉冲计数。设计数的值为N ，时标脉冲周期为Ｔs ，则被测信号周期Tx 为：Tx ＝ＮＴs 。
在实际测量周期时，为了减小误差，常采用多周期测量，读取平均周期值。即把被测信号的周期扩大l0n 倍，再加至门控双稳，对计数器的读数除以10n ，即得到平均周期值。被测信号周期扩大10n 倍，实际上就是进行各级十分频（常称倍乘）。
K f
图7-9 测量周期的原理方框图
（五）测量时间间隔
测量时间间隔的原理与测量周期相同。首先需将被测信号整形为脉冲串。
当测量同一脉冲串的两个相邻脉冲间隔时，电路连接方法与测量周期电路相同，如图7-9所示。在形成的脉冲串中，前一个脉冲可作启动脉冲，控制门控双稳翻转，后一个脉冲则作为停止脉冲，使门控双稳复原。门控双稳翻转期间产生的方波作为控制主门的门控信号。
对于两个脉冲信号之间的时间间隔测量，可把信号分别加到不同的输入通道，一个用于启动门控双稳，一个用于使门控双稳复原。其电路连接如图7-10。Ａ输入通道作为启动通道，Ｂ输入通道则为停止通道。在测量同一脉冲串两相邻脉冲间隔时，需将Ａ、Ｂ两通道的输入端通过开关并联起来；测量两个脉冲信号之间间隔时则分开使用，被测信号分别加至Ａ、Ｂ通道的输入端。
图7-10 测量时间间隔
测量脉冲宽度时，仪器按图7-10连接。当测量正脉冲宽度时启动通道采用正斜率触发，停止通道采用负斜率触发。如测量负脉冲宽度或正脉冲的静止期宽度时，则与此相反，启动
图7-8 累加计数
通道采用负斜率触发，停止通道采用正斜率触发。输入信号后需适当调节两通道的触发电平，使计数器显示正常。
由于脉冲宽度是以50％电平处宽度来定义的，为使测量准确度较高，触发电平要设置在50％的脉冲幅度以上。 （六）自校
通用电子计数器都有自校功能。所谓自校就是利用晶振本身产生的时标信号和门控信号，对电子计数器的内部功能进行自我检查。
自校时，电子计数器的电路连接如图7-11所示。送入主门的脉冲可来自倍频器或分频器。这时计数器的计数值为：
n K n T K 1/n T K T T N f s s f s
s
f '
s ===
=
f f 式中：n 为进入主门的计数脉冲频率，是晶振频率的倍数；T 为门控脉冲宽度；K f 为门控脉冲的分频系数，可根据“闸门时间选择”开关所指示的周期倍乘率读出。
从上式可知，当“闸门时间选择”开关和“时标信号选择”开关位置变化时，K f 、n 会变化，但N=K f n 的关系不变。由于K f 、n 都是按10进位变化的，当开关位置变化时小数点可自动移位，N 的指示值为进入主门计数的脉冲频率值。对于相同闸门时间，时标增大10倍，则N 减为1/10；若使用同一时标，闸门时间增大10倍，则N 也增大10倍，但小数点同时移位，计数器的指示值不变。
图7-11 电子计数器自校时的电路连接
三、电子计数器的使用
电子计数器的型号不少，但是它们的基本使用方法是雷同的；这里以E312A 型通用计数器为例，介绍其面板装置、使用步骤。
E312A 通用电子计数器是采用大规模集成电路的数字式仪器，采用LED 显示，具有读数直观、测量快速、准确和使用方便等优点。 （一）主要技术性能
频率测量范围为10Hz ～10MHz ，闸门时间分10ms 、0.1s 、1s 、10s 四种。周期测量范围0.4μs ～10s 。脉冲时间间隔测量范围为0.25μs ～（107-1）μs 。具有A 、B 两个输入通道，频率比测量时A 通道输入频率范围为10Hz~10MHz ，B 通道输入频率范围为lHz ～2.5MHz 。计数时最大计数值为（108-1）。A 、B 两个输入端输入阻抗相同，输入电阻≥500k Ω，输入电容≤30pF 。使用8位LED 显示，十进制读数，单位为kHz ，小数点可自动定位。工作方式有自动复原、人工复原和保持三种。自动复原为0.2s+测量时间，人工复原需按人
工复原键后测量才能重新开始。在保持位置则显示的读数不变。晶振标准频率为5MHz，频率准确度±5×10-8，频率稳定度为1×10-8/日。
（二）测量功能与使用说明
E312A电子计数器的原理方框图如图7-12所示，包括A、B两个输入通道、晶振和二倍频器、大规模集成电路5G7226B及电源等几部分。
E312A型通用计数器可进行自校、频率、周期、时间、计数、插测、A/B七种功能的测量。插测档可作为E312A仪器的功能扩展之用。
在输入电路内有三态灯指示电路，用来检测整形器是否工作正常。工作时指示灯闪亮；不工作时则为常亮或常灭。
测量频率或周期时的被测信号、测频率比时的A信号（频率较高信号)、测时间间隔时的启动信号，都由A输入口输入；测频率比时的B信号及测时间间隔时的停止信号则由B 输入口输入。在面板上有斜率选择器，可根据需要选择触发信号的上升沿或下降沿。“触发电平”旋钮可连续调节触发电平到最佳值。
测量频率时若被测频率fx 高，可选择短闸门时间，反之，若fx 低则应选长闸门时间。测量周期时，若周期长应选小倍乘率，否则测量时间会很长。
在面板上设有分合键。用于将A、B两输入口的分、合控制。当按下“合”键时B输入通道的插口被断开，只有A输入口可输入信号，这时A、B输入通道在内部相连。当为单线输入、测量时间间隔时需按下此键。A、B通道选用相同的斜率触发，可用来测量被测脉冲信号的重复周期；选用不同的斜率触发，可用来测量脉冲宽度或静止期。合键弹出时，A、B则为独立的输入通道。
功能选择和闸门时间选择通过在输入端接入不同的扫描位驱动脉冲来实现。在面板上按下某一功能按键后，集成电路内部则依照该按键的要求连接好内部电路，使测量逻辑功能发生相应变化。
（三）前面板各部分的名称和作用
前面板的布局图如图7-13所示。
1．电源开关按键开关按下为机内电源接通，仪器可正常工作。
2．复原键每按一次，产生一次人工复原信号。
3．功能选择模块由一个三位拨动开关和五个按键开关所组成，当拨动开关处于右边位置时，整机执行自珍功能，显示10MHz钟频，位数随闸门时间不同而不同；拨动开关处于左边位置时，将拨动前测得的数据保持显示，一直不变；(拨动开关处于上述二位置时，五个按键开关失去作用)，当拨动开关处于中间位置时，整机功能由五个按键开关的位置决定，五个按键开关完成六种功能的选择，“频率”键按下时，仪器执行频率测量功能，“周期”键按下时，仪器进行周期测量，“时间”键按下，仪器进行时间间隔测量；“计数”键按下，仪器进行计数测量，“插测”键按下，仪器进行功能扩展测量，五个按键开关之间为互锁关系，五个键中只能按下其中之一，当五个全部弹出时，仪器进行频率比测量。
4．闸门选择模块由三个按键开关组成，可选择四档闸门和相应的四种倍乘率。“0.1 S（10 1）”键按下时，仪器选通0.1 S闸门或10 1倍乘；“1S（10 2）键按下，仪器选通1 S闸门或10 2倍乘；“10S（10 3）”键按下，仪器选通10S闸门或103倍乘；三个键都弹出时，仪器选通10ms闸门或10°倍乘；至于是闸门还是倍乘，应同时结合功能选择而定，频率、自校测量时，选择的为闸门，周期、时间测量时选择的是倍乘率。
（a）主机逻辑图
A或B 输入输入
保护阻抗变换主放大器整形器选择门
A或B输出
内插件
(至计数/控制逻辑
单元A或B输入)
三态灯
触发器
电平调节
+2V-2V
（b）输入通道方框图
图7-12 E312A通用计数器方框图
5．闸门指示闸门开启，发光二极管亮（红色）。
6．晶振指示绿色发光二极管亮，表示晶体振荡器电源接通。7．显示器八位七段LED显示，小数点自动定位。
8．单位指示四种单位指示
频率测量用kHz或Hz（Hz单位供功能扩展插件用）
时间测量用μs
电压测量用V（供扩展插件用）
9．A输入插座频率、周期测量时的被测信号、时间间隔测量时的启动信号以及A/B 测量时的A输入均由此处输入。
10．B输入插座时间间隔测量时的停止信号，A/B测量时的B信号均由此处输入。
11．分—合键按下时为“合”，B输入通道断开，A、B通道相连，被测信号从A输入端入口；弹出时为“分”，A、B为独立的通道。
12．输入信号衰减键弹出时，输入不衰减地进入通道，按下时，输入信号衰减为十分之一后进入通道。
13．斜率选择键选择输入波形的上升或下降沿。按下时，选择下降沿，弹出时，选择上升沿。
14．触发电平调节器由带开关的推拉电位器组成
通过电位器阻值的调整完成触发电平的调节作用，调节电位器可使触发电平在-1.5V～+1.5V（不衰减）或-15V~+15V（衰减时）之间连续调节，开关推入为AC耦合，拉出为DC 耦合。
15．触发电平指示灯表征触发电平的调节状态，发光二极管均匀闪表示触发电平调节正常，常亮表示触发电平偏高，不亮表示触发电平偏低。
(12)，(13)，(14)，(15)的作用对于A、B输入通道作用一样.
16．内插件位置当插入功能扩展单元时就能完成插测功能的扩展作用。
（四）测量前的准备工作
1．先仔细检查市电电压，确认市电电压在220V士10%范围内，方可将电源线插头插入本机后面板上电源插座内。
2．检查后面板“内接、外接”选择开关位置是否正确，当采用机内晶振时，应处于“内接”位置。
3．仪器予热3分钟能正常工作，予热2小时能达到技术指标规定的稳定度。
（五）自校检查
在使用E312A型通用计数器进行测量之前，可对仪器进行“自校”档测量以判断仪器工作的正常与否。
前面板的三位拨动开关拨至“自校”位置，选择闸门选择模块的不同闸门，时标信
号为10MHz，显示的测量结果应符合下表所示的正确值。
前面板的三位拨动开关拨至“自校”位置，选择闸门选择模块的不同闸门，时标信号为10MHz，显示的测量结果应符合下表所示的正确值。
单位：全部为kHz
10S档测量数据的左上角光点亮，表示测量结果由于显示位数的限制而产生了溢出。
（六）频率测量
前面板的功能选择模块中的三位拨动开关置中间位置，意味着下面方块中的五种功能选择起作用，继而按下“频率”键，表示仪器已进入频率测量功能。闸门模块中的四档闸门的选择通常可根据被测频率的数值而定，频率高时可选择取样率较高的矩闸门时间，频率低时一般选长的闸门时间。
通道部分的“分一合”键弹出，由A输入端送入适当幅度（当输入幅度大时，可通过衰减器按键予以衰减）的被测信号。若被测信号为正弦波，则送入后即可正常显示，若被测信号是脉冲波，三角波，锯齿波，则需将触发电平调节推拉电位器拉出，调节触发电平，此时即可正常显示被测信号的频率。
（七）周期测量
前面板的功能选择模块中的三位拨动开关置中间位置，按下“周期”键，此时闸门选择模块的按键为倍乘率的选择，可根据被测周期的长短来选择倍乘率，被测周期短时，可选择适当倍乘以提高测量精度，被测周期较长可选择“10°”键直接进行测量，这时若倍乘率选得太大就会等待很长时间，才能显示测量结果或超出测量正常范围，以至误认为机器工作不正常。由于本仪器输入灵敏度较高，当被测信号的信噪比较低时，一般应在输入端加接低通滤波器和适当选择倍乘率来提高测量的准确性。
周期测量时通道部分的按键操作：被测周期信号从A输入端输入，“分一合”键弹出，选择“分”的工作状态，当被测周期信号为正弦波，幅度＜0.3V，脉冲波幅度＜1V（P-P）时，将衰减键弹出，被测信号不经衰减直接进入A通道。当被测信号幅度超出上述范围时，“衰减”键按下，被测信号衰减为十分之一后进入A通道。当被测信号为≥1Hz的正弦波时，可直接显示测量结果。当被测信号为脉冲波、三角波、锯齿波或低于1Hz的正弦波时，应将触发电平调节电位器拉出，进行电平调节。电位器旋钮上的红点标志一般应选择指示在使触发灯闪跳区间的中心位置为宜。
（八）脉冲时间间隔测量
前面板功能选择模块中的三位拨动开关置中间位置，按下“时间”键，此时闸门选择模块的按键为取样次数的选择，可根据被测时间间隔的长短来选择取样次数，间隔较长时，应选择较小的取样次数或选择“10°”键，直接测量时间间隔，这时如取样次数太大，同样会等待很长时间才能显示，或者超出正常测量范围。
触发电平调节推拉电位器在本测量功能时始终可调，在适当幅度的作用下，（单线时公用A路衰减器，双线时使用各自衰减器），调节电位器，使得触发电平指示灯闪跳，电位器旋钮上的红点标志一般应选择指示在使触发灯闪跳区间的中心位置为宜。
当整机用于单线输入时“分一合”键置于“合”的位置，信号由A通道输入，两路斜率选择相同时可测量被测信号的周期，使用方法与周期测量相同，还可通过斜率选择开关选择上升沿或下降沿，从而测出被测信号的脉冲持续时间和休止时间。
当整机用于双线输入时，启动信号由A输入端输入，停止信号由B输入端输入，“分一合”键置于“分”位置。此时动态范围为0.1~3V（P-P）。
（九）频率比测量
前面板的功能选择模块中的三位拨动开关置中间位置，功能选择按键全部弹出，此时闸门选择模块的按键用来选择倍乘率。
“分一合”键置“分”，A路“斜率选择”键置“┌ ”的位置，两路被测信号分别由A、B输入端输入。此时A通道频率范围为1Hz～10MHz；而B通道则为1Hz～2.5MHz。动态范围均为：正弦波30mV～1V，脉冲波0.1V（P-P）～3V（P-P）。
（十）计数
前面板的功能选择模块中的三位拨动开关置中间位置，按下“计数”键，“分一台”键置“分”位置，哀减器位置和触发电平调节推拉电位器的位置均与频率测量时相同，信号由A输入端输入后，即可正常累计。计数过程中，若观察瞬间测量结果，可将三位拨动开关置保持位置，显示即为被测值，若希重新开始计数，只需按一次“复原”键就可。
（十一）插测
E312A直接测频的范围不宽，最高测量频率为10MHz。当需要测量更高的频率时，要使用配套件中的内插件，对被测信号预定标（分频），以扩展测频范围。
前面板的功能选择模块中的三位拨动开关置中间位置，按下“插测”键，此时输入信号由内插件的输入插孔输入，根据不同的内插件，配合选择功能选择模块和闸门选择模块的各个按键，即可测量10MHz以上频率，并予以显示频率值。
定时器、计数器操作与应用实验报告
实验三 定时器、计数器操作与应用实验报告 、实验目的 1、 了解和熟悉FX 系列可编程序控制器的结构和外 部接线方法； 2、 了解 和熟 悉 GX Developer Version 7.0 软件的 使用 方法 ； 3、 掌握 可编 程序 控制器 梯形 图程 序的 编制 与调 试。 二、实验要求 仔 细阅 读实 验指 导书 中关 于编 程软 件的 说明 ，复习 教材 中有 关内 容 ， 分 析程 序运 行结 果。 三、实验设备 2 、 开关 量输 入 / 输出 实验 箱 3、 计算 机 4、 编程 电缆 注 意： 1） 开关量输入/输出实验 箱内的钮子开关用来产生模拟的 开关量输入 信 号； 2） 开关量输入/输出实验箱内的LED 用来指示开关 量输出信号； 3） 编程电缆在连接PLC 与计算机时请注意方向。 四、实验内容 1 、梯形图 1 、 FX 系列可 编程 序控 制器 一只 一套 5、 GX Developer Version 7.0 软件 一套
2、梯形图程序 0LD xooo 1OUT YOOO X001 2LD 3OR￥001 4AN I X002 5OUT Y001 6OUT TO K50 9MPS 10AHI TO 11OUT Y002 12MPP 13ASD TO 14OUT￥003 15LD X003 16RST CO 18LD X004 19OUT CO K5 22LD CO 23OUT Y004 24END 3、时序图
r 时序10 □ ?Si 正在进荷囲1SL 金冃勖厂手祜r XI广X3厂X5厂K1Q拧应C 40 J2fl MIB -380 .360 '340 -33 MW 脚 M 创Q，220，200，13Q -1?-14D ，1如■!? 如也 40 如厂「 五、实验步骤 1、程序的编辑、检查和修改； 2、程序的变换； 3、程序的离线虚拟设备仿真测试； 4、程序写入PLC; 5、用PLC运行程序； 6、比较程序的分析结果与实际运行结果。 六、实验报告 1、实验梯形图程序的编写； 2、梯形图程序的理论分析与结果； 3、梯形图程序的实际运行结果； 4、结论。 七、实验心得 通过这样一次实验，我对GX Developer Version 7.0 软件的使用方 法更加的熟悉了，也了解到在实验中需要我们集中精力，仔细认真地完成■XDU "Tlr-.Ll-t-1!- D LJ D-IT--1 z?E I4J 一 — Ti ll IL — 」 ill-t-ll-r — 1
实验三-定时器、计数器应用实验二
实验三-定时器、计数器应用实验二
定时器/计数器应用实验二 设计性试验 2012年11月21日星期三第三四节课 一、实验目的 1、掌握定时器/计数器计数功能的使用方法。 2、掌握定时器/计数器的中断、查询使用方法。 3、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。 4、掌握单片机系统的硬件和软件设计方法。 二、设计要求 1、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时器/计数器以查询方式工作，设定计数功能，对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满100个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上接示波器观察波形。 2、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时器/计数器以中断方式工作，设定计数功能，对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满200个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上接示波器观察波形。 三、电路原理图
开始 系统初始化装计数初值并 启动定时器 定时？ 时间到 输出取反 结束 清除溢出标志N Y 四、实验程序流程框图和程序清单及实验结果 /********* 设计要求：(1)单片机的定时器/计数器以查询方式工作，设定计数功能， 对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满100个脉冲，则取反P1.0 口线状态，在P1.0口线上接示波器观察波形 编写：吕小洋 时间：2012年11月16日18:09:40 ***************/ ORG 0000H START: LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV SP, #2FH CLR EA ;关总中断 CLR ET1 ;禁止定时器1中断 MOV TMOD, #01100000B ;设置计数器1为工作方式2 MOV TH1, #9CH ;设置计数初值 MOV TL1, #9CH SETB TR1 ;启动计数器 LOOP: JNB TF1, LOOP ;查询计数是否溢出 CPL P1.0 ;输出取反 CLR TF1 ;清除计数溢出标志 LJMP LOOP ;重复取反 END
实验三单片机定时计数器实验
实验三单片机定时/计数器实验 1、实验目的 1、学习计数器的使用方法。 2、学习计数器程序的编写。 3、学习定时器的使用方法。 4、学习定时器程序的编写。 5、熟悉汇编语言 2、实验说明 1、8051内部定时计数器T0，按计数器模式和方式1工作，对P3.4（T0）引脚进行计数。将其数值按二进制数在P1口驱动LED灯上显示出来。 2、用CPU内部定时器中断方式计时,实现每一秒钟输出状态发生一次反转 3、实验仪器和条件 计算机 伟福实验箱（lab2000P） 4、实验内容 1、8051内部定时计数器T0，按计数器模式和方式1工作，对P3.4（T0）引脚进行计数。将其数值按二进制数在P1口驱动LED灯上显示出来。 2、外部事件计数脉冲由P3.4引入定时器T0。单片机在每个机器周期采样一次输入波形，因此单片机至少需要两个机器周期才能检测到一次跳变。这就要求被采样电平至少维持一个完整的机器周期，以保证电平在变化之前即被采样。同时这就决定了输入波形的频率不能超过机器周期频率。 3、用CPU内部定时器中断方式计时,实现每一秒钟输出状态发生一次反转 4、定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD
用于设置定时器/计数器的工作方式0-3，并确定用于定时还是用于计数。TCON 主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。 5、在例程的中断服务程序中，因为中断定时常数的设置对中断程序的运行起到关键作用，所以在置数前要先关对应的中断，置数完之后再打开相应的中断。 五、思考题 1、使用其他方式实现本实验功能； 2、改为门控方式外部启动计数； 3、如果改为定时间隔为200us，如何改动程序； 4、使用其他方式实现本实验功能，例如使用方式1，定时间隔为10ms，如何改动程序。 六、源程序修改原理及其仿真结果 思考题一：使用其他方式实现本实验功能 方法一： movTMOD, #00000100b;方式0,记数器 movTH0, #0 movTL0, #0 setbTR0;开始记数;由于方式0的特点是计数时使用TL0的低五位和八位 TH0，故用加法器a用“与”（ANL）取TL0的低五位，再用yiwei子程序实现TH0的低三位变为高三位与TL0相加，这样赋给P1时就是八位计数的结果。 Loop: mova,TL0 anla,#1fh
集成计数器及寄存器的运用 实验报告
电子通信与软件工程 系2013-2014学年第2学期 《数字电路与逻辑设计实验》实验报告 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 班级: 姓名: 学号: 成绩: 同组成员: 姓名: 学号: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、 实验名称:集成计数器及寄存器的运用 二、实验目的: 1、熟悉集成计数器逻辑功能与各控制端作用。 2、掌握计数器使用方法。 三、 实验内容及步骤: 1、集成计数器74LS90功能测试。74LS90就是二一五一十进制异步计数器。逻辑简图为图8、1所示。 四、 五、 图8、1 六、 74LS90具有下述功能: ·直接置0(1)0(2)0(.1)R R ,直接置9(S9(1,·S,.:,＝1) ·二进制计数(CP 、输入QA 输出) ·五进制计数(CP 2输入Q D Q C Q B 箱出) ·十进制计数(两种接法如图8.2A 、B 所示) ·按芯片引脚图分别测试上述功能,并填入表 8、1、表8、2、表8、3中。
图8、2 十进制计数器 2、计数器级连 分别用2片74LS90计数器级连成二一五混合进制、十进制计数器。 3、任意进制计数器设计方法 采用脉冲反馈法(称复位法或置位法)。可用74LS90组成任意模(M)计数器。图8、3就是用74LS90实现模7计数器的两种方案,图(A)采用复位法。即计数计到M异步清0。图(B)采用置位法,即计数计到M一1异步置0。 图8、3 74LS90 实现七进进制计数方法 （1）按图8、3接线,进行验证。 （2）设计一个九进制计数器并接线验证。 （3）记录上述实验的同步波形图。 四、实验结果:
实验六计数器及其应用
实验六计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 3、运用集成计数计构成1/N分频器 二、实验原理 1、用D触发器构成异步二进制加／减计数器 图1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D触发器接成T'触发器，再由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接。 图1 四位二进制异步加法计数器 2、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图2所示。 图2 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端 CP U —加计数端 CP D —减计数端
CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D 0、D 1 、D 2 、D 3 —计数器输入端 Q 0、Q 1 、Q 2 、Q 3 —数据输出端 CR—清除端 CC40192（同74LS192，二者可互换使用）的功能如表9－1，说明如下： 表9－1 3、计数器的级联使用 图3是由CC40192利用进位输出CO控制高一位的CP U 端构成的加数级联图。 图3 CC40192级联电路 4、实现任意进制计数 (1) 用复位法获得任意进制计数器 假定已有N进制计数器，而需要得到一个M进制计数器时，只要M＜N，用复位法使计数器计数到M时置“0”，即获得M进制计数器。如图4所示为一个由CC40192 十进制计数器接成的6进制计数器。 (2) 利用预置功能获M进制计数器 图4 六进制计数器
三、实验设备与器件 1、＋5V直流电源 2、双踪示波器 3、连续脉冲源 4、单次脉冲源 5、逻辑电平开关 6、逻辑电平显示器 7、译码显示器 8、 CC4013×2（74LS74）、CC40192×3（74LS192）、CC4011（74LS00） CC4012（74LS20） 四、实验内容 1、用CC4013或74LS74 D触发器构成4位二进制异步加法计数器。 (1) 按图9－1接线，R D 接至逻辑开关输出插口，将低位CP 端接单次脉冲源， 输出端Q 3、Q 2 、Q 3 、Q 接逻辑电平显示输入插口，各S D接高电平“1”。 (2) 清零后，逐个送入单次脉冲，观察并列表记录 Q 3～Q 状态。 (3) 将单次脉冲改为1HZ的连续脉冲，观察Q 3～Q 的状态。 (4) 将1Hz的连续脉冲改为1KHz，用双踪示波器观察CP、Q 3、Q 2 、Q 1 、Q 端波 形，描绘之。 5) 将图9－1电路中的低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，构成减法计 数器，按实验内容2)，3)，4)进行实验，观察并列表记录Q 3～Q 的状态。 2、测试CC40192或74LS192同步十进制可逆计数器的逻辑功能 (1) 清除：CR=1 (2) 置数：CR＝0，数据输入端输入任意一组二进制数，令LD= 0，观察计数译码显示输出。 (3) 加计数：CR＝0，LD＝CP D ＝1，CP U 接单次脉冲源。 (4) 减计数：CR＝0，LD＝CP U ＝1，CP D 接单次脉冲源。 3、图9－3所示，用两片CC40192组成两位十进制加法计数器，输入1Hz连续计数脉冲，进行由00—99累加计数，记录之。 4、按图4电路进行实验，记录之。
通用计数器及其应用
第七章通用计数器及其应用 电子计数器是一种多功能的电子测量仪器。它利用电子学的方法测出一定时间内输入的脉冲数目，并将结果以数字形式显示出来。通常电子计数器按照它的功能可分为以下三类：1）通用计数器通常指多功能计数器。它可以用于测量频率、频率比、周期、时间间隔和累加计数等，如配以适当的插件，还可以测量相位、电压等电量。 2）频率计数器其功能为测频和计数。测频范围很宽，在高频和微波范围内的计数器均属于此类。 3）计算计数器带有微处理器、具有计算功能。它除具有计数器功能外，还能进行数学运算、求解比较复杂的方程式，能依靠程控进行测量、计算和显示等全部工作。 计数及显示单元 图7-1 通用电子计数器方框图 一、通用电子计数器的基本组成 电子计数器的基本组成原理方框图见图7-1。这是一种通用多功能电子计数器。电路由A、B输入通道、时基产生与变换单元、主门、控制单元、计数及显示单元等组成。电子计数器的基本功能是频率测量和时间测量，但测量频率和测量时间时，加到主门和控制单元的信号源不同，测量功能的转换由开关来操纵。累加计数时，加到控制单元的信号则由人工控制。至于计数器的其它测量功能，如频率比测量、周期测量等则是基本功能的扩展。（一）A、B输入通道 输入通道送出的信号，经过主门进入计数电路，它是计数电路的触发脉冲源。为了保证计数电路正确工作，要求该信号具有一定的波形、极性和适当的幅度，但输入被测信号的幅度不同，波形也多种多样，必须利用输入通道对信号进行放大、整形，使其变换为符合主门
要求的计数脉冲信号。输入通道共有两路。由于两个通道在测试中的作用不同，也各有其特点。 A输入通道是计数脉冲信号的输入电路。其组成如图7-2（a）所示。 衰减器 射极 跟随器放大器 施密特 电 路至主门 选通门 A门选通信号 平调节 射极 跟随器放大器 施密特 电 路至门控 选通门 B门选通信号 输入电 倒相器双稳 (a) A输入通道 (b) B输入通道 7-2 输入通道方框图 当测量频率时，计数脉冲是输入的被测信号经整形而得到的。当测量时间时，该信号是仪器内部晶振信号经倍频或分频后再经整形而得到的。究竟选用何种信号，由选通门的选通控制信号决定。 B输入通道是闸门时间信号的通路，用于控制主门是否开通。该信号经整形后用来触发双稳态触发器，使其翻转。以一个脉冲启开主门，而以随后的一个脉冲关门。两脉冲的时间间隔为开门时间。在此期间，计数器对经过A通道的计数脉冲计数。为保证信号在一定的电平时触发，输入端可对输入信号电平进行连续调节。在施密特电路之后还接有倒相器，从而可任意选择所需要的触发脉冲极性。 有的通用计数器闸门时间信号通路有两路，分别称为 B、C通道。两通道的电路结构完 全相同。B通道用来作门控双稳的“启动”通道，使双稳电路翻转；C通道用作门控双稳“停止”通道，使其复原。两通道的输出经由或门电路加至门控双稳触发器的输入端。 （二）主门 主门又称信号门或闸门，对计数脉冲能否进入计数器起着闸门的作用。主门电路是一个标准的双输入逻辑门，如图7-3所示。它的一个输入端接入来自门控双稳触发器的门控信号，另一个输入端则接收计数用脉冲信号。在门控信号有效期间，计数脉冲允许通过此门进入计数器计数。 在测量频率时的门控信号为仪器内部的闸门时间选择电路送来的标准信号，在测量周期或时间时则是整形后的被测信号。 计数脉冲输入 门控信号输入 T T ＆ 图7-3 主门电路
单片机实验之定时器计数器应用实验二
一、实验目的 1、掌握定时器/计数器计数功能的使用方法。 2、掌握定时器/计数器的中断、查询使用方法。 3、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。 4、掌握单片机系统的硬件和软件设计方法。 二、设计要求 1、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时器/计数器以查询方式工作，设定计数功能，对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满100个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上接示波器观察波形。 2、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时器/计数器以中断方式工作，设定计数功能，对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满200个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上接示波器观察波形。 三、电路原理图 六、实验总结 通过本实验弄清楚了定时/计数器计数功能的初始化设定（TMOD，初值的计算，被计数信号的输入点等等），掌握了查询和中断工作方式的应用。 七、思考题 1、利用定时器0，在P1.0口线上产生周期为200微秒的连续方波，利用定时器1，对 P1.0口线上波形进行计数，满50个，则取反P1.1口线状态，在P 1.1口线上接示波器观察波形。 答：程序见程序清单。
四、实验程序流程框图和程序清单。 1、定时器/计数器以查询方式工作，对外部连续周期性脉冲信号进行计数， 每计满100个脉冲，则取反P1.0口线状态。 汇编程序： START: LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV IE, #00H MOV TMOD, #60H MOV TH1, #9CH MOV TL1, #9CH SETB TR1 LOOP: JNB TF1, LOOP CLR TF1 CPL P1.0 AJMP LOOP END C语言程序： #include
PLC实验定时器计数器实验
实验二定时器、计数器实验 一、目的要求 1、了解和熟悉编程软件的使用方法。 2、了解写入和编辑用户程序的方法。 3、掌握定时器、计数器的使用。 二、实验设备 台达可编程序控制器一台；PLC实验箱一台；装有WPL编程软件和开发软件的计算机一台；编程连接电缆一根。 三、实验内容 1、实验原理 定时器相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中作延时控制。 可编程控制器中的定时器是根据时钟脉冲累积计时的，时钟脉冲有 1ms、10ms、100ms等不同规格。（定时器的工作过程实际上是对时钟脉冲计数）因工作需要，定时器除了占有自己编号的存储器位外，还占有一个设定值寄存器（字），一个当前值寄存器（字）。设定值寄存器（字）存储编程时赋值的计时时间设定值。当前值寄存器记录计时当前值。这些寄存器为16位二进制存储器。其最大值乘以定时器的计时单位值即是定时器的最大计时范围值。定时器满足计时条件开始计时，当前值寄存器则开始计数，当当前值与设定值相等时定时器动作，常开触点接通，常闭触点断开，并通过程序作用于控制对象，达到时间控制的目的。 TMR为十六位定时器，当该指令执行时，其所指定的定时器线圈受电，定时器开始计时，当到达所指定的定时值（计时值≥设定值），其接点动作如下：CNT为十六位计数器，当该指令由Off→On执行，表示所指定的计数器线圈由失电→受电，则该计数器计数值加1，当计数到达所指定的定数值（计数值 = 设定值），其接点动作如下：?? 当计数到达之后，若再有计数脉冲输入，其接点及计数值均保持不变，若要重新计数或作清除的动作，请利用RST指令。 编程使PLC输出Y0输出3秒的脉冲，PLC输入1对脉冲计数，计数值为10时，PLC输出Y1输出为1，第11个脉冲清零。 OUTPUT00
计数器及其应用
计数器的应用 一、实验目的 １、学习用集成触发器构成计数器的方法 ２、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 ３、运用集成计数器构成1/N分频器 二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来及脉冲数，还常用作数子系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。根据计数器的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预制数和可变程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能和工作波形图以及引出端的排列，就能正确运用这些器件。 1、用D触发器构成异步二进制加/减计数器 图7—1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D触发器接成T触发器，在由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接。 若将图7—1稍加改动，即将低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，即构成了一个4位二进制减法计数器。
２、中规模同步集成计数器 同步集成计数器基本类型见表7-1。 表7-１ 同步计数器芯片型号和功能 ⑴同步4位二进制计数器 74LS161的功能见表7-2，74LS163的功能见表7-3，引脚图见图7-2。LD 为置数控制端，CLR 为置０控制端， D 0～D 3为并行数据输入端，Q 0～Q 3为输出端，CO 为进位输出端。 ⑵4位十进制同步计数器 74LS160的功能见表7-4，引脚图见图7-2。74LS162的功能见表7-5，引脚图见图7-2。 表7-２ 74LS161的功能表 输 入 输 出 CP LD CLR EP ET Q × × 0 × × 全“L ” ↑ 0 1 × × 预置数据 ↑ 1 1 1 1 计数 × 1 1 0 × 保持 × 1 1 × 保持 型号 功能 型号 功能 74LS161 4位十进制同步计数器（异步 清除） 74LS190 4位十进制加/减同步计数器 74LS163 4位二进制同步计数器（异步 清除） 74LS191 4位二进制加/减同步计数器 74LS160 4位十进制同步计数器（同步 清除） 74LS192 4位十进制加/减同步计数器（双时钟） 74LS162 4位二进制同步计数器（同步 清除） 74LS193 4位二进制加/减同步计数器（双时钟）
实验三定时器计数器应用实验一
定时器/计数器应用实验一 设计性试验 2012年11月14日星期三第三四节课 一、实验目的 1、掌握定时器/计数器定时功能的使用方法。 2、掌握定时器/计数器的中断、查询使用方法。 3、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。 4、掌握单片机系统的硬件和软件设计方法。 二、设计要求 1、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时器/计数器以查询方式工作，在P1.0口线上产生周期为200μS的连续方波，在P 1.0口线上接示波器观察波形。 2、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时器/计数器以中断方式工作，在P1.1口线上产生周期为240μS的连续方波，在P 1.1口线上接示波器观察波形。 三、电路原理图
四、实验程序流程框图和程序清单及实验结果 /********* 设计要求：(a)单片机的定时器/计数器以查询方式工作， 在P1.0口线上产生周期为200us的连续方波 编写：吕小洋 说明：用定时器1的方式1以查询方式工作 时间：2012年11月10日 ***************/ ORG 0000H 开始 系统初始化
START: LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV SP, #2FH CLR EA ;关总中断 CLR ET1 ;禁止定时器1中断 MOV TMOD, #00010000B ;设置定时器1为工作方式1 MOV TH1, #0FFH ;设置计数初值 MOV TL1, #9CH SETB TR1 ;启动定时器 LOOP: JNB TF1, LOOP ;查询计数是否溢出 MOV TH1, #0FFH ;重置计数初值 MOV TL1, #9CH CLR TF1 ;清除计数溢出标志 CPL P1.0 ;输出取反 LJMP LOOP ;重复取反 END
定时计数器的基本应用
实验二定时/计数器的基本应用 课程：单片机技术及C51程序设计 1、实验目的 掌握定时/计数器T0,T1的方式选择和编程方法； 了解中断服务程序的设计方法。 2、实验电路 图2-1 实验2电路图 ３、实验内容 利用定时器T0工作在方式3，用TL0计数器对应的8位定时器实现一个发光管以1s闪烁，用TH0计数器对应的8位定时器实现另一个发光管以
0.5s 闪烁。 4、程序框图 考程序流程图如图2-2所示。 5、源程序 源程序：
/************************ 程序预处理部分 ************************/ #include
计数器工作原理及应用
计数器工作原理及应用 除了计数功能外，计数器产品还有一些附加功能，如异步复位、预置数（注意，有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制，后者不受时钟脉冲控制）、保持（注意，有保持进位和不保持进位两种）。虽然计数器产品一般只有二进制和十进制两种，有了这些附加功能，我们就可以方便地用我们可以得到的计数器来构成任意进制的计数器。下面我们举两个例子。在这两个例子中，我们分别用同步十进制加法计数器74LS160构成一个六进制计数器和一个一百进制计数器。 因为六进制计数器的有效状态有六个，而十进制计数器的有效状态有十个，所以用十进制计数器构成六进制计数器时，我们只需保留十进制计数器的六个状态即可。74LS160的十个有效状态是BCD编码的，即0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001[图5-1]。 图5-1 我们保留哪六个状态呢？理论上，我们保留哪六个状态都行。然而，为了使电路最简单，保留哪六个状态还是有一点讲究的。一般情况下，我们总是保留0000和1001两个状态。因为74LS160从100 1变化到0000时，将在进位输出端产生一个进位脉冲，所以我们保留了0000和1001这两个状态后，我们就可以利用74LS160的进位输出端作为六进制计数器的进位输出端了。于是，六进制计数器的状态循环可以是0000、0001、0010、0011、0100和1001，也可以是0000、0101、0110、0111、1000和1001。我们不妨采用0000、0001、0010、0011、0100和1001这六个状态。 如何让74LS160从0100状态跳到1001状态呢？我们用一个混合逻辑与非门构成一个译码器[图5. 3.37b]，当74LS160的状态为0100时，与非门输出低电平，这个低电平使74LS160工作在预置数状态，当下一个时钟脉冲到来时，由于等于1001，74LS160就会预置成1001，从而我们实现了状态跳跃。
8254定时计数器应用实验报告
XX 大学实验报告 课程名称： 实验项目名称：8254定时/计数器应用实验学院：信息工程学院 专业：通信工程 指导教师： 报告人：学号：班级： 实验时间： 实验报告提交时间：
教务处制
单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。 （6）计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为： n=fCLKi÷fOUTi、其中fCLKi 是输入时钟脉冲的频率，fOUTi 是输出波形的频率。 图（1）是8254 的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU 的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254 的工作方式如下述：（1）方式0：计数到0 结束输出正跃变信号方式。 （2）方式1：硬件可重触发单稳方式。 （3）方式2：频率发生器方式。 （4）方式3：方波发生器。 （5）方式4：软件触发选通方式。 （6）方式5：硬件触发选通方式。 图（1）8254的内部借口和引脚8254 的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。控制字格式如表
1所示。 表1 8254的方式控制字 表2 8254 读出控制字格式 表3 8254 状态字格式 8254 实验单元电路图如下图所示：
五、实验步骤及相应操作结果 1. 计数应用实验 编写程序，将8254 的计数器0 设置为方式3，计数值为十进制数4，用单次脉冲KK1＋ 作为CLK0 时钟，OUT0 连接MIR7，每当KK1＋按动5 次后产生中断请求，在屏幕上显示字符“M”。 实验步骤： （1）实验接线如图2所示。 （2）编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。 （3）运行程序，按动KK1＋产生单次脉冲，观察实验现象。（4）改变计数值，验证8254 的计数功能。
实验九-可逆计数器的功能测试及应用电路
实验九可逆计数器的功能测试及应用电路 实验目的： （1）掌握可逆计数器74LS191、74LS191、74LS192、74LS193的逻辑功能及使用方法。 （2）熟悉可逆计数器实现任意进制的数码倒计时电路的工作原理。 实验仪器与器件： 实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 74LS191、74LS191、74LS191或74HC48、74LS00和74LS04。 实验内容： 1测试74LS190和74LS191的逻辑功能，并用数码管显示，验证是否与表2-9-4一致，分别画出各单元的电路图，写出各自的状态 实验原理：单时钟74LS191二进制同步加/减计数器的功能表如下： 表2-9-4 单时钟74LS191二进制同步加/减计数器的功能表 单时钟74LS191二进制同步加/减计数器是十进制的，其他功能与74LS191一样。它的有效状态为0000~1001. 实验电路： 如图所示是减计数时当计数器的状态变为0时的电路状态：RCO=0，MAX/=1； MIN
实验现象与结果： 该结果是当CTEN =0，D L =1，D U /=1时，A B C D Q Q Q Q 的 波形图； 该结果是当CTEN =0，D L =1，D U /=1时， RCO 与MIN MAX /的波形图
需要说明的是：当CTEN= D L=1时，电路保持原来的状态。 2测试74LS192和74LS193的逻辑功能，并用数码管显示，验证是否与表2-9-3及2-9-5一致。画出测试电路图。 实验原理： 双时钟74LS192同步十进制可逆计数器的功能表如下表所示，74LS192是十进制计数器。 表2-9-3双时钟74LS192同步十进制可逆计数器的功能表 输入输出工作 状态 U CP UP D CP DOW N CLR D L DCBA A B C D Q Q Q Q U TC D TC ＊＊H H ＊＊＊＊0000 H H 异步 清零＊＊L L 1001 1001 H H 异步 置数 H ↑L H ＊＊＊＊1001→ 0001→ 0000H H H L 减法 计数 ↑H L H ＊＊＊＊0000→ 1000→ 1001H L H H 加法 计数 双时钟74LS193二进制同步加/减法计数器的功能表如下表所示，74LS193是一个十六进制的计数器。
定时器实验报告
电子信息工程学系实验报告 课程名称：单片机原理及接口应用Array实验项目名称：51定时器实验实验时间： 班级：姓名：学号： 一、实验目的: 熟悉keil仿真软件、protues仿真软件的使用和单片机定时程序的编写。了解51单片机中定时、计数的概念，熟悉51单片机内部定时/计数器的结构与工作原理。掌握中断方式处理定时/计数的工作过程，掌握定时/计数器在C51中的设置与程序的书写格式以及使用方法。 二、实验环境: 软件：KEIL C51单片机仿真调试软件，proteus系列仿真调试软件 三、实验原理： 1、51单片机定时计数器的基本情况 8051型有两个十六位定时/计数器T0、T1，有四种工作方式。MCS－51系列单片机的定时/计数器有几个相关的特殊功能寄存器： 方式控制寄存器TMOD； 加法计数寄存器TH0、TH1 （高八位）;TL0、TL1 （低八位）； 定时/计数到标志TF0、TF1（中断控制寄存器TCON） 定时/计数器启停控制位TR0、TR1（TCON） 定时/计数器中断允许位ET0、ET1（中断允许寄存IE） 定时/计数器中断优先级控制位PT0、PT1（中断优IP） 2、51单片机的相关寄存器设置 方式控制寄存器TMOD: TMOD的低四位为T0的方式字，高四位为T1的方式字。TMOD不能位寻址，必须整体赋值。TMOD各位的含义如下: 1. 工作方式选择位M1、M0 3、51单片机定时器的工作过程（逻辑）方式一 方式1：当M1M0=01时，定时器工作于方式1。
T1工作于方式1时，由TH1作为高8位，TL1作为低8位，构成一个十六位的计数器。若T1工作于定时方式1，计数初值为a，晶振频率为12MHz，则T1从计数初值计数到溢出的定时时间为t =（216－a）μS。 4、51单片机的编程 使用MCS－51单片机的定时/计数器的步骤是： ．设定TMOD，确定： 工作状态(用作定时器/计数器)； 工作方式； 控制方式。 如：T1用于定时器、方式1，T0用于计数器、方式2，均用软件控制。则TMOD的值应为：0001 0110，即0x16。 ．设置合适的计数初值，以产生期望的定时间隔。由于定时/计数器在方式0、方式1和方式2时的最大计数间隔取决于使用的晶振频率fosc，如下表所示，当需要的定时间隔较大时，要采用适当的方法，即将定时间隔分段处理。 计数初值的计算方法如下，设晶振频率为fosc，则定时/计数器计数频率为fosc/12，定时/计数器的计数总次数T_all在方式0、方式1和方式2时分别为213 = 8192、216 = 65536和28 = 256，定时间隔为T，计数初值为a，则有 T = 12×(T_all – a)/fosc a = T_all – T×fosc/12 a = – T×fosc/12 （注意单位） THx = a / 256；TLx = a % 256； ．确定定时/计数器工作于查询方式还是中断方式，若工作于中断方式，则在初始化时开放定时/计数器的中断及总中断： ET0 = 1；EA = 1； 还需要编写中断服务函数： void T0_srv（void）interrupt 1 using 1 { TL0 = a % 256； TH0 = a / 256； 中断服务程序段} ．启动定时器：TR0（TR1）= 1。 四、实验内容过程及结果分析: 利用protues仿真软件设计一个可以显示秒表时间的显示电路。利用实验板上的一位led数码管做显示，利用中断法编写定时程序，控制单片机定时器进行定时，所定时间为1s。刚开始led数码管显示9，每过一秒数码管显示值减一，当显示到0时返回9，依此反复。然后设计00-59的两位秒表显示程序。 （1）实现个位秒表，9-0
实验五 74LS90计数器及其应用
实验五 74LS90计数器及其应用 吴宇 2009302301 9294 一、 实验目的 （1） 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。 （2） 掌握二进制计数器和十进制计数器的工作原理和使用方法 （3） 熟练掌握利用74LS90计数器设计其他进制计数器的方法 二、 实验设备 数字电路实验箱，数字万用表，74LS90，函数信号发生器，74LS47及数码管 三、 实验原理 计数是一种最简单的基本运算，计数器在数字系统中主要是对脉冲信号个数进行计数，以实现测量、计数和控制功能，同时兼有分频的功能。计数器按计数进制分有二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器；按技术单元中触发器所接受计数脉冲和翻转顺序分有异步计数器、同步计数器；按计数供能分忧加法计数器，减法计数器，可逆计数器等。 1. 异步清零二——五——十进制异步计数器 74LS90 74LS90是一块二五十进制异步计数器，外形为双列直插。计数脉冲由单次脉冲源提供， 如果从1CP 端输入，从0Q 端输出，则是二进制计数器；如果从2CP 端输入，从321Q Q Q 输出，则是异步五进制加法计数器。 四、 实验内容 (1).用74LS90实现十进制，并用数码管显示 用BCD8421码实现十进制，时钟信号从1CP 端输入，0Q 端为最低位输出信号 ，并作为进位信号输入2CP 端，321Q Q Q 输出，由高到低排列。
十进制仿真实现图： (2).用74LS90实现六进制，并用数码管显示 复位法： 原理：先将74LS90连成十进制，然后连出进位信号至复位端进位。即当输出为0110时，输出复位信号。可以把21Q Q 练到0102R R 得到复位信号，仿真如图： 六进制仿真实现图：
单片机实验-定时器计数器应用实验二
定时器/计数器应用实验二 一、实验目的和要求 1、掌握定时器/计数器计数功能的使用方法。 2、掌握定时器/计数器的中断、查询使用方法。 3、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。 4、掌握单片机系统的硬件和软件设计方法。 二、实验内容或原理 1、利用单片机的定时器/计数器以查询方式计数外 部连续周期性矩形波并在单片机口线上产生某一 频率的连续周期性矩形波。 2、利用单片机的定时器/计数器以中断方式计数外 部连续周期性矩形波并在单片机口线上产生某一 频率的连续周期性矩形波。 三、设计要求 1、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时 器/计数器以查询方式工作，设定计数功能，对 外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满100 个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上 接示波器观察波形。 2、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时 器/计数器以中断方式工作，设定计数功能，对 外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满200 个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上 接示波器观察波形。 四、实验报告要求 1、实验目的和要求。 2、设计要求。 3、电路原理图。 4、实验程序流程框图和程序清单。 5、实验结果（波形图）。 6、实验总结。 7、思考题。 五、思考题 1、利用定时器0，在P1.0口线上产生周期为200微秒的连续 方波，利用定时器1，对P1.0口线上波形进行计数，满 50个，则取反P1.1口线状态，在P 1.1口线上接示波器 观察波形。 原理图：
程序清单： /*功能：用计数器1以工作方式2实现计数（查询方式）每计满100个脉冲，则取反P1.0口线状态*/ ORG 0000H START:MOV TMOD,#60H MOV TH1,#9CH MOV TL1,#9CH MOV IE,#00H SETB TR1 LOOP:JBC TF1,LOOP1 AJMP LOOP LOOP1:CPL P1.0
实验四 计数器及其应用
实验四计数器及其应用 一、实验目的 l、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 3、运用集成计数计构成l位分频器 二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 l、用D触发器构成异步二进制加／减计数器 图4-1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D 触发器接成T’触发器，再由低位触发器的Q端和高—位的CP端相连接。 图4-1 四位二进制异步加法计数器 若将图4-l稍加改动，即将低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，即构成了一个4位二进制减法计数器。 2、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，具引脚排列及逻辑符号如图4-2所示。
图4-2 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD一置数端CP L一加计数端CP D一减计数端 CO一非同步进位输出端BO一非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3一计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3一数据输出端CR一清除端 CC40192(同74LS192，二者可互换使用)的功能如表4-1，说明如下：表4-1 当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。 当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3置入计数器。 当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CP D接高 电平，计数脉冲由CP U输入;在计数脉冲上升沿进行842l码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CPu接高电平，计数脉冲由减计数端CP D输入，表4-2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。 表4-2 3、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位(或借位)输出端，故可选用其进位(或借位)输出信号驱动下一级计数器。 图4-3是由CC40192利用进位输出CO控制高一位的CP U端构成的加数级联图。
实验6_8254定时器计数器应用实验
实验六8253/4定时器/计数器应用实验 实验目的 (1) 掌握8254的工作方式及应用编程(参考教材) (2) 掌握8254的典型应用电路的接法 (3) 学习8254在PC系统中的典型应用方法 实验设备 PC机一台，TD-PIT-B实验装置一套。 实验内容及说明 1）计数应用实验。2）定时应用实验。3）电子发声实验 注意：在断电情况，连接好实验线路，检查无误后，通电进行实验。实验完毕，先断电，再拆线，并将导线整理好。 1. 计数应用实验： 编写程序，将8254的计数器0设置为方式3，计数值为十进制5，用微动开关KK1-作为CLK0时钟，OUT0连接IRQ，每当KK1-按动5次后产生中断请求，在屏幕上显示字符“M”。8254计数应用参考连接线图如图6-1。 总线接口 +5V KK1-- IRQ 图6-1 8254计数应用实验参考接线图 ;; 计数应用实验 ;;filename : ;; ----PCI卡分配的第3个I/O空间MY8254_COUNT0 EQU 0E440H MY8254_COUNT1 EQU 0E441H MY8254_COUNT2 EQU 0E442H MY8254_MODE EQU 0E443H ;;--PCI卡分配的第1个I/O空间INTCSR_BYTE0 EQU 0DC38H INTCSR_BYTE1 EQU 0DC39H
INTCSR_BYTE2 EQU 0DC3AH INTCSR_BYTE3 EQU 0DC3BH IMB4_BYTE3 EQU 0DC1FH DATA SEGMENT CSBAK DW IPBAK DW MKBAK DB DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: CLI MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,INTCSR_BYTE0 ;; 设置pci卡 MOV AL,00H OUT DX,AL MOV DX,INTCSR_BYTE1 MOV AL,1FH OUT DX,AL MOV DX,INTCSR_BYTE2 MOV AL,3FH OUT DX,AL MOV DX,INTCSR_BYTE3 MOV AL,00H OUT DX,AL MOV AX,0000H MOV ES,AX ;---------------------------------------------------MOV DI, 01C4H ; irq 9 , INT 71h, 01c4= 71h*4 ;--------------------------------------------------- MOV AX,ES:[DI] MOV IPBAK,AX ;IP MOV AX,OFFSET MYINT CLD STOSW MOV AX,ES:[DI] ;CS MOV CSBAK,AX MOV AX,SEG MYINT