数字量输入输出-定时计数器

单片机实验报告学院：姓名：学号：指导老师：目录第一章实验内容、目的及要求 (2)一、内容 (2)二、目的及要求 (3)第二章实验 (3)实验一数字量输入输出实验 (3)实验二定时器/计数器实验 (4)实验三Ａ/Ｄ、Ｄ/Ａ转换实验 (11)实验四串行通信设计 (20)第三章实验体会 (28)第一章实验内容、目的及要求一、内容实验一数字量输入输出实验阅读、验证C语言程序功能。

使用汇编语言编程，完成实验指导书之“3.1 数字量输入输出实验”基本实验项目。

实验二定时器/计数器实验阅读、验证C语言程序功能。

使用汇编语言编程，完成实验指导书之“3.3 定时/计数器实验”基本实验项目。

提高部分：定时器控制LED灯由单片机内部定时器1，按方式1工作，即作为16位定时器使用每0.05秒钟T1溢出中断一次。

P1口的P1.0-P1.7分别接八个发光二极管。

编写程序模拟时序控制装置。

开机后第一秒钟L1，L3亮，第二秒钟L2，L4亮，第三秒钟L5，L7亮，第四秒钟L6，L8亮，第五秒钟L1，L3，L5，L7亮，第六秒钟L2，L4，L6，L8亮，第七秒钟八个LED灯全亮，第八秒钟全灭，以后又从头开始，L1，L3亮，然后L2，L4亮……一直循环下去。

实验三Ａ/Ｄ、Ｄ/Ａ转换实验阅读、验证C语言程序功能。

使用汇编语言编程，完成实验指导书之“4.3 A/D转换实验”项目（P64）和“4.4 D/A转换实验”项目。

提高部分：（要求：Proteus环境下完成）小键盘给定（并显示工作状态），选择信号源输出波形类型（D/A 转换方式），经过A/D采样后，将采样数据用LED灯，显示当前模拟信号值大小及变化状态。

实验四串行通讯实验阅读、调试C语言程序功能。

使用汇编语言编程，完成实验指导书之“3.7 串口通讯实验”项目。

（要求：实验仪器上完成）提高部分：（要求：Proteus环境下完成）利用单片机实验系统，实现与PC机通讯。

功能要求：将从实验系统键盘上键入的数字，字母显示到PC机显示器上，将PC机键盘输入的字符（0-F）显示到单片机实验系统的数码管上。

80c51单片机定时器计数器工作原理80C51单片机是一种常用的微控制器，其定时器/计数器（Timer/Counter）是实现定时和计数功能的重要组件。

以下简要介绍80C51单片机定时器/计数器的工作原理：1. 结构：定时器/计数器由一个16位的加法器构成，可以自动加0xFFFF（即65535）。

定时器/计数器的输入时钟可以来自系统时钟或外部时钟源。

2. 工作模式：定时模式：当定时器/计数器的输入时钟源驱动加法器不断计数时，可以在达到一定时间后产生中断或产生其他操作。

计数模式：当外部事件（如电平变化）发生时，定时器/计数器的输入引脚可以接收信号，使加法器产生一个增量，从而计数外部事件发生的次数。

3. 定时常数：在定时模式下，定时常数（即定时时间）由预分频器和定时器/计数器的初值共同决定。

例如，如果预分频器设置为1，定时器/计数器的初值为X，那么实际的定时时间 = (65535 - X) 预分频系数输入时钟周期。

在计数模式下，定时常数由外部事件发生的时间间隔决定。

4. 溢出和中断：当加法器达到65535（即0xFFFF）时，会产生溢出，并触发中断或其他操作。

中断处理程序可以用于执行特定的任务或重置定时器/计数器的值。

5. 控制寄存器：定时器/计数器的操作可以通过设置相关的控制寄存器来控制，如启动/停止定时器、设置预分频系数等。

6. 应用：定时器/计数器在许多应用中都很有用，如时间延迟、频率测量、事件计数等。

为了充分利用80C51单片机的定时器/计数器功能，通常需要根据实际应用需求配置和控制相应的寄存器，并编写适当的软件来处理定时器和计数器的操作。

采集装置，外形结构如图1、图2所示：图1 Agilent34970A数据采集仪外形图2 Agilent34970A数据采集仪后背板其性能指标和功能如下：1．仪器支持热电偶、热电阻和热敏电阻的直接测量，具体包括如下类型：热电偶：B、E、J、K、N、R|T型，并可进行外部或固定参考温度冷端补偿。

热电阻：R0=49Ω至Ω,α=(NID/IEC751)或α=的所有热电阻。

热敏电阻：kΩ、5 kΩ、10 kΩ型。

2．仪器支持直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、二线电阻、四线电阻、频率、周期等11种信号的测量。

3．可对测量信号进行增益和偏移(Mx+B)的设置。

4．具有数字量输入/输出、定时和计数功能。

5．能进行度量单位、量程、分辨率和积分周期的自由设置。

6．具有报警设置和输出功能。

7．热电偶测量基本准确度：℃，温度系数：℃。

8．热电阻测量基本准确度：℃，温度系数：℃。

9．热敏电阻测量基本准确度：℃，温度系数：℃。

10．直流电压测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)。

11．直流电流测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)。

12．电阻测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)。

13．交流电压测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)（10Hz～20kHz时）。

14． 交流电流测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)（10Hz ～5kHz 时）。

15． 频率、周期测量基本准确度：(读数的℅)（40Hz ～300kHz 时）。

16． 具有系统状态、校准设置和数据存储等功能。

Agilent34970A 数据采集仪的面板按钮功能与作用。

1．在所显示的通道上配置测量参数：● 在显示的通道上选择测量功能（直流电压、电阻等）；● 选择温度测量的传感器类型；● 选择温度测量的单位（℃、℉、K ）；● 选择测量量程或自动量程设置；● 选择测量量程分辨率；● 将测量配置复制和粘贴到其它通道。

2．为所显示的通道配置定标参数：● 为所显示的通道设置增益（“M”）和偏移（“B”）值；● 进行零测量并将它作为偏移量存储；● 为所显示的通道指定自定义标记（RPM 、PSI 等）；3．在所显示的通道上配置报警：● 选择四个报警之一来报告所显示的通道上的报警条件；● 为所显示的通道配置上限、下限或两者；● 配置将启动报警的位模式（只适于数字输入）4．配置四个报警输出的硬件线路：● 清除四个报警输出线路的状态；● 为四个报警输出线路选择“Latch （锁存）”或“Track （跟踪）；”模式；● 为四个报警输出线路选择斜率（上升沿或下降沿）。

51单片机定时计数器的工作原理
51单片机是一种常用的微控制器，它具有多个定时计数器，其中包括定时器0和定时器1。

这些定时计数器是通过内部时
钟源提供的脉冲进行计数的。

定时器0和定时器1是独立的计数器，它们可以用于不同
的应用。

这里我们将主要关注定时器0的工作原理。

定时器0
由一个八位计数器和一个控制寄存器组成。

当定时器0启动时，它会根据时钟源提供的脉冲进行计数，每个脉冲会使计数器的值增加1。

定时器0的计数范围为0-255，即八位二进制数。

通过控制寄存器，我们可以设置定时器0的工作模式、计
数器的初始值以及时钟源的频率。

定时器0可以以不同的方式工作，包括定时模式和计数模式。

在定时模式下，我们可以设置一个初始值，并在每次计数
器增加到该值时产生一个中断。

这样就可以实现精确的定时功能。

定时器0的中断服务程序可以完成各种操作，例如控制其他外设、延时等。

在计数模式下，定时器0将简单地计数外部触发信号的脉
冲次数。

这可以用于测量外部事件的时间间隔或频率。

需要注意的是，定时器0的工作需要通过编程来完成。

我
们可以使用汇编语言或C语言来配置定时器0的寄存器，并
设计相应的中断服务程序。

51单片机定时器的工作原理是通过定时器0和定时器1实
现计数功能。

定时器0可以在定时模式或计数模式下工作，通过设置计数值和时钟源频率，实现精确的定时功能或测量外部
事件的时间间隔或频率。

编程则是必不可少的，通过配置寄存器和编写中断服务程序来实现定时器的工作。

HIC-9000数据采集卡使用说明书深圳市华邦德科技有限公司2009一、概述HIC-9000 采集卡是一款PC/104 总线的多功能采集卡，能为系统提供5 种类型的信号测量和控制功能：A/D、D/A、数字量输入、继电器输出及定时/计数器。

模拟量的分辨率为14位。

模拟量输入范围还可以编程选择，不同的通道可选择不同的输入范围。

本卡是模拟量和数字量混合采集的理想选择。

二、 采集卡产品图三、数据采集系统规格1、总线接口:P C104,16位2、模拟量输入:n17路,差动输入（作单端使用时负端接信号地），数字端光电隔离， 隔离电压2500V，14位转换精度,电压输入范围：-10V～+10V-5V～+5V,-2.5V～+2.5V0V～10V0V～5V0m A～20m A（需外接250Ω1%电阻）0m V～20m V转换方式：自动扫描转换时间：约30µs/每路0～20m v输入时，100µs/每路其中1路冷端补偿温度传感器3、模拟量输出:6路,14位转换精度,，数字端光电隔离，隔离电压2500V，14位转换精度,电压输出:0V～5V,负载能力 5m A（M A X）电流输出:0m A---20m A，负载500欧，拉电流输出刷新时间：约15u s/每路4、数字隔离输入:24路,光耦隔离,隔离电压3500V,输入高电平:15V～24V输入低电平:0V～2V2路具有中断功能（第一路和第二路）5、继电器输出:16路,光耦隔离,隔离电压3500V。

输出类型 -继电器输出,每路一个N O触点(独立两线)；每路最大负载能力 -250V/5A6、可编程定时/计数器:3路,16位可设置为内部定时器或外部计数器,计时/计数到信号可输出或产生中断；设置为外部计数时,接受计数输入和门控信号(T T L)。

7、电源要求：+5V/2A最大四、接口说明五、连接方式1、模拟量输入17路模拟输入都为差动输入，可直接输入差动、单端、单极性、双极性，当输入0～20m A的电流信号时，需按图示要求接如250Ω 1‰的电阻。

数据采集及模拟滤波器介绍一、数据采集简介数据采集是通过数据采集系统实现的。

在建立任何一个数据系统之前，应该明确需要测量的物理量、所测量物理量的特性、传感器的选取以及数据采集硬件设备的选取等。

MATLAB数据采集工具箱提供了数据采集系统硬件交互的简便方法。

1.1数据采集系统数据采集系统可以看作是一种软件和硬件的集合，实现用户与物理世界的连接。

一个典型的数据采集系统由下列几部分组成：⑴数据采集硬件主要功能将模拟信号转变为数字信号，并将数字信号转变为模拟信号。

⑵传感器与变送器将输入某种形式能量转换为另一种形式能量输出的装置。

⑶信号调理器传感器的输出信号通常与数据采集设备部兼容，为克服不兼容性，传感器输出信号必须进行调理。

如：将输入信号进行放大或去除噪声频率成分。

⑷计算机在数据采集系统中计算机提供处理器、系统时钟、数据传输总线以及存储数据所需的内存和磁盘空间。

⑸软件⑹数据采集硬件数据采集系统按其所属子系统进行分类，包括：●模拟量输入●模拟量输出●数字量输入/输出●定时/计数器1.2数据采集工具箱简介数据采集工具箱集成了用于数据采集的M文件格式的函数及MEX文件格式的动态链接库。

主要特征：⑴提供了将实时测量数据从数据采集硬件采集到MATLAB中的框架⑵支持模拟输入量输入（AI）、模拟量输出（AO）以及数字量I/O子系统，包括模拟量I/O实时转换。

⑶支持下列通用硬件设备●基于研华(Advantech)设备管理器的研华工控板●安捷伦科技EI432A/33A/34A VXI模件●采用DriverLINX驱动的Keithley模块●测量与处理模件●使用NI-DAQ软件的美国国家仪器公司（NI）的模件●计算机并行口LPT1-LPT3●声卡⑷采用事件驱动模式进行数据采集。

数据采集工具箱由3部分组成：M文件格式的函数、数据采集引擎以及硬件驱动。

这些组成部分使得MA TLAB与数据采集硬件之间的信息传递成为可能。

传递的信息主要有：⑴属性值通过配置属性值可以控制数据采集过程，即用户可以把属性看成是可以按用户需求配置的工具箱或硬件驱动的特性。

数据采集控制系统组成于功能基于PC的数据采集控制系统已被广泛应用于工业现场及实验室，如监测控制数据采集及自动化测试等等，选择并构建一个能满足需要的数据采集及控制系统需要一定的电子及计算机工程知识。

一般数据采集及控制系统配置包括：①变送器和执行器；②信号调理；③数据采集控制硬件；④计算机系统软件。

1. 变送器变送器能够将温度、压力、长度、位置等物理信号转换成电压、电流、频率、脉冲或其他信号，热电偶电热调节器及电阻温度检测器都是常用的温度测量变送器。

其他类型的变送器包括流量传感器、压力传感器、应力传感器、测压单元，它们可以用来测量流体的速率、应力变化、压力或位移。

执行器是一种通过使用气压、水压或电力来执行过程控制的设备，比如调节阀通过打开或关闭阀门来控制流体的速率。

2. 信号调理变送器产生的信号通过数据采集硬仵转换成数字信号之前，应该采用信号调理电路来改善信号的质量，例如信号的定标、放大、线性化、冷端补偿、滤波衰减、共模抑制等等常见的信号处理。

为了获得最大的分辨率，输人电压的范围应与D/A转换器的最大输人范围相当。

放大扩展了变送器信号的范围，这样它就能与D/A转换器的输人范围相匹配，比如一个10倍的放大器，能够将电压范围在0～IV 的变送器信号，在其到达D/A转换器之前变成0～10V的信号。

3. 数据采集控制硬件一般完成以下一个或多个功能：模拟量输入、模拟量输出、数字量输人、数字量输出及计数定时功能。

4. 模拟量输入模拟量到数字量的转换，将模拟电压或电流转换为数字信息，为了使计算机能够处理或存储信号，这种转换是必须的。

选择D/A 硬件的标准：①输人通道的个数；②单端或差分输人信号；③采样频率（每秒的采样次数）；④分辨率（通常以A／D转换位数来衡量）；⑤输入范围（由满量程伏特数决定）；⑥噪声及非线性。

5. 模拟量输出模拟量到数字量相反的变换是数字量到模拟量的变换（D/A）。

该变换将数字信号转换为模拟的电压或电流。

PCI2361 计数器及开关量卡使用说明书阿尔泰科技发展有限公司产品研发部修订阿尔泰科技发展有限公司目录目录 (1)第一章概述 (2)第一节、计数、定时 (2)第二节、数字量I/O (2)第三节、外形尺寸 (2)第二章元件位置图、信号插座、跳线和数据定义 (3)第一节、主要元件位置图 (3)一、信号输入输出连接器 (3)二、跳线器 (3)第二节、信号输入输出连接器 (3)一、关于37 芯 D 型插头XS1 的管脚定义 (3)二、关于开关量输入20 芯插头XS2 和XS3 的管脚定义 (4)三、关于开关量输出20 芯插头XS4 和XS5 的管脚定义 (5)第三节、数据定义及寄存器说明 (5)一、PCI 映射空间 (5)二、寄存器 (5)第三章可编程定时/计数器8254 编程描述 (8)第一节、控制字 (8)第二节、工作方式 (8)方式0—计数结束中断 (8)方式1—可编程单次脉冲方式 (8)方式2—频率发生器方式 (9)方式3—方波频率发生器方式 (9)方式4—软件触发选通方式 (9)方式5—硬件触发选通方式 (9)PCI2361 计数器及开关量卡使用说明书版本：6.12第一章概述PCI2361 可以广泛地应用于计数、定时、测频、频率发生、数字量控制，特别是在计数、测频等领域可以灵活、方便地组合，满足用户的多种不同需求。

特别是通道 0 提供正、反向输出，可以方便的对其余通道的GATE（门控端）进行控制，以方便测频应用。

第一节、计数、定时1、 PCI2361 板上有 9 个计数/定时器，每个计数/定时器各自独立。

2、计数/定时器的 CLK（时钟输入），GATE（门控），OUT（输出），GATE（门控）全部外接，其中GATE输入内部有上拉电阻以方便计数应用，CLK、OUT 端满足标准 TTL 电气特性。

输入低电平小于 0.4V，高电平大于 2.6V, OUT 的最大输出驱动电流 1 毫安。

3、计数器 0 提供 OUT 正、反向输出。

计数器的工作原理计数器是一种常见的电子元件，它在数字电路中扮演着非常重要的角色。

计数器可以用来记录和显示信号脉冲的数量，也可以用来控制数字系统中的各种操作。

那么，计数器是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍计数器的工作原理。

首先，我们需要了解计数器的基本组成。

一个简单的计数器由若干个触发器组成，每个触发器都有两个稳定的状态，分别是“置位”和“复位”状态。

当输入的信号脉冲到来时，触发器会在这两种状态之间切换，从而实现计数的功能。

其次，我们来看一下计数器的工作原理。

在一个典型的二进制计数器中，每个触发器的输出会作为下一个触发器的输入。

当最低位触发器的状态从“置位”切换到“复位”时，它会向高一位的触发器发出一个脉冲，导致高一位触发器的状态也发生变化。

这样，就实现了二进制计数的功能。

当最高位触发器的状态从“置位”切换到“复位”时，整个计数器就完成了一次计数，同时输出一个脉冲信号，用于控制其他数字系统的操作。

此外，计数器还可以分为同步计数器和异步计数器。

同步计数器是指所有的触发器在同一个时钟信号的控制下工作，计数的过程是同步的；而异步计数器则是指触发器之间没有统一的时钟信号控制，计数的过程是异步的。

不同类型的计数器在实际应用中有着不同的特点和用途。

最后，我们需要注意计数器的一些特殊应用。

例如，计数器可以用来实现频率分频，即将高频信号分频为低频信号；还可以用来实现脉冲宽度调制，即根据输入信号的宽度来控制输出脉冲的宽度；此外，计数器还可以用来实现定时器、脉冲计时等功能，广泛应用于数字系统中的各种控制和计数场景。

综上所述，计数器是一种非常重要的数字电路元件，它通过触发器的工作原理实现了计数的功能。

不同类型的计数器有着不同的工作方式和特点，可以应用于数字系统中的各种控制和计数场景。

通过对计数器的工作原理的深入理解，我们可以更好地应用和设计数字系统，实现更多的功能和应用。

实验一：系统认识实验一、设计目的：1. 学习 Keil C51 集成开发环境的操作；2. 熟悉 TD-51 系统板的结构及使用。

二、设计内容：编写程序，将 00H～0FH 共 16 个数写入单片机内部 RAM 的 30H～3FH 空间。

三、设计步骤：1. 创建 Keil C51 应用程序（1）运行 Keil C51 软件，进入 Keil C51 集成开发环境。

（2）选择工具栏的 Project 选项，弹出下拉菜单，选择 NewProject 命令，建立一个新的μVision2 工程。

这时会弹出文件保存对话框，选择工程目录并输入文件名 Asm1 后，单击保存。

（3）工程建立完毕后，μVision2 会马上弹出器件选择窗口。

器件选择的目的是告诉μVision2 使用的 80C51 芯片的型号是哪一个公司的哪一个型号，不同型号的 51 芯片内部资源是不同的。

此时选择 SST 公司的 SST89E554RC。

（4）到此建立好一个空白工程，现在需要人工为工程添加程序文件，如果还没有程序文件则必须建立它。

选择工具栏的 File 选项，在弹出的下拉菜单中选择 New 目录。

（5）输入程序，完毕后点击“保存”命令保存源程序，将 Text1 保存成Asm1.asm。

Keil C51 支持汇编和 C 语言，μVision2 会根据文件后缀判断文件的类型，进行自动处理，因此保存时需要输入文件名及扩展名.ASM 或.C。

保存后，文件中字体的颜色会发生一定变化，关键字会变为蓝色。

（6）程序文件建立后，并没有与 Asm1.Uv2 工程建立任何关系。

此时，需要将 Asm1.asm 源程序添加到 Asm1.Uv2 工程中，构成一个完整的工程项目。

在Project Window 窗口内，选中Source Group1 点击鼠标右键,选择 Add Files to Group‘Source Group1’命令，此时弹出添加源程序文件对话框，选择文件Asm1.asm，点击 Add 命令按钮即可将源程序文件添加到工程中。

S7-200指令详解PLC在运行时需要处理的数据一般都根据数据的类型不同、数据的功能不同而把数据分成几类。

这些不同类型的数据被存放在不同的存储空间，从而形成不同的数据区。

S7-200的数据区可以分为数字量输入和输出映像区、模拟量输入和输出映像区、变量存储器区、顺序控制继电器区、位存储器区、特殊存储器区、定时器存储器区、计数器存储器区、局部存储器区、高速计数器区和累加器区。

3.1 S7-200的数据区1. 数字量输入和输出映象区(1) 数字量输入映像区(I区)数字量输入映像区是S7-200 CPU为输入端信号状态开辟的一个存贮区，用I表示。

在每次扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像区寄存器中。

该区的数据可以是位(1bit)、字节（8bit）、字（16bit）或者双字（32bit）。

其表示形式如下。

·用位表示I0.0、I0.1、…I0.7I1.0、I1.1、…I1.7…I15.0、I15.1、…I15.7共l28点。

输入映像区每个位地址包括存储器标识符、字节地址及位号三部分。

存储器标识符为“I”，字节地址为整数部分，位号为小数部分。

比如Il.0表明这个输入点是第1个字节的第0位。

·用字节表示IB0、IB1、…IB15共l6个字节。

输入映像区每个字节地址包括存储器字节标识符、字节地址两部分。

字节标识符为“IB”，字节地址为整数部分。

比如IB1表明这个输入字节是第1个字节，共8位，其中第0位是最低位，第7位是最高位。

·用字表示IW0、IW2、…IW14共8个字。

输入映像区每个字地址包括存储器字标识符、字地址两部分。

字标识符为“IW”，字地址为整数部分。

一个字含两个字节，一个字中的两个字节的地址必须连续，且低位字节在一个字中应该是高8位，高位字节在一个字中应该是低8位。

比如，IW0中的IB0应该是高8位，IB1应该是低8位。

·用双字表示ID0、ID4、…ID12共4个双字。