计数器的原理

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。

输入通道输入通道AB测 频累加计数测时间测量功能开关主门(信号门)显示器门控双稳触发器十进制计数器复零脉冲发生器记忆控制控制单元人工触发闸门时间选择分频器1MHz晶振倍频器时标选择时基产生与变换单元计数及显示单元

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。

十进制计数器的原理

十进制计数器的原理是指根据十进制系统进行数字计数的一种电子设备，广泛应用于各个领域的数码显示、时钟、计时器等设备中。它能够按从0到9的顺序依次显示数字，并且能够根据输入信号进行数字的增减。

十进制计数器通常由若干个触发器组成，其中每个触发器负责表示一个十进制位上的数值。对于一个n位的计数器来说，从右到左第一位为个位，第二位为十位，以此类推，最高位为第n位。每个触发器都有两个状态：置位（1）和复位（0），用于表示不同的数字值。

在计数器中，每个触发器都与下一个触发器相连，并且通过一个时钟信号进行同步。当时钟信号发生边缘跳变时，即从低电平到高电平（上升沿）或从高电平到低电平（下降沿）时，计数器开始进行计数操作。

在计数开始时，所有的触发器都会被置位并显示数字0。当时钟信号发生上升沿时，计数器开始计数。这时，个位触发器会进行状态翻转，并显示数字1；当个位触发器再次接收到一个上升沿信号时，它会再次翻转状态，并显示数字2。依此类推，当个位触发器显示数字9时，在下一个上升沿到来时，个位触发器会复位为0并产生一个进位信号。

进位信号会传递到十位触发器，使得十位触发器也进行状态翻转。十位触发器进行状态翻转的规则与个位触发器相同，但是进位信号只会在个位触发器显示数字9时才会产生。同样的规则适用于其他所有的位上的触发器。

当最高位触发器接收到进位信号时，说明整个计数器已经完成一次完整的计数周期。此时，最高位触发器进行状态翻转并显示数字1，从而开始下一个计数周期。这样，计数器就能够一直进行自动的循环计数。

除了通过递增的时钟信号进行计数外，计数器还可以通过递减的时钟信号进行递减。在递减的过程中，计数器会按照相反的顺序显示数字，并且每当最低位触发器显示数字0时，会产生一个借位信号传递到上一位触发器，从而使得上一位触发器进行状态翻转。

总结起来，十进制计数器的原理是通过一组触发器来表示各个位上的数字，并根据时钟信号的边缘跳变进行状态翻转，以实现数字的递增或递减。它的工作原理简单而稳定，能够实现可靠的十进制计数功能，广泛应用于各个领域的电子设备中。

plc中的计数器原理

PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用的自动化控制设备，广泛应用于工业控制系统中。其中，计数器是PLC中常用的功能模块之一，用于实现对输入信号的计数和统计。本文将详细介绍PLC中计数器的原理及其工作流程。

一、计数器的基本概念

计数器是PLC中具有计数功能的变址寄存器。它能够接收一个或多个输入信号，并对这些信号进行计数操作。计数器可分为两种类型：进位计数器和反馈计数器。进位计数器是指当计数值达到设定的阈值时，自动清零并触发进位信号；反馈计数器是指当计数值达到设定的阈值时，自动反馈给PLC控制程序。计数器通常用于需要进行统计计数的场景，如物料计数、生产线计数等。

二、计数器的工作原理

1. 输入信号

计数器的工作原理首先需要接收一个或多个输入信号。信号可以是来自传感器、按钮开关、计时器等外部设备。这些输入信号被PLC的输入模块读取，并发送给计数器模块进行处理。

2. 计数操作

计数器接收到输入信号后，开始对其进行计数操作。计数器根据选择的计数方式进行计数，常见的计数方式有正向计数和反向计数。正向计数是指计数值递增，一般用于向上计数；反向计数是指计数值递减，一般用于向下计数。

3. 计数器预设值

计数器通常具有一个预设值，用于设定计数的终点或起点。当计数达到预设值时，计数器将触发相应的操作，如清零、进位或反馈给PLC控制程序。

4. 进位或反馈

当计数值达到预设值时，进位计数器会自动清零，并触发进位信号。这个信号可以作为其他设备的输入信号，用于触发其他操作。反馈计数器则会将计数值反馈给PLC控制程序，供程序进行判断和控制，以实现复杂的逻辑操作。

三、计数器的应用场景

计数器作为PLC中常用的功能模块之一，广泛应用于各种自动化控制系统中。以下是计数器在不同场景下的常见应用示例：

1. 物料计数

在生产线上，计数器可以用来统计通过传送带的物料数量。通过设置计数器的预设值，当物料数量达到要求时，触发计数器的进位或反馈信号，从而控制下一道工序的工作。

1 实验八 计数器及其应用设计

——Multisim仿真

一、预习仿真

1.计数器静态测试仿真电路

此计数器初始状态为9，按动开关S1复位0；

反复按动S1计数器开始计数，为十进制计数器。

二、实验仿真

方案1

1.74LS192逻辑功能测试：清0、预置1/5/9、加法、减法的逻辑功能。

输入 输出

Cr LD CPU CPD D C B A QD QC QB QA

1 × × × × × × × 0 0 0 0

0 0 × × D C B A D C B A

0 0 × × 0 0 0 1 0 0 0 1

0 0 × × 0 1 0 1 0 1 0 1

0 0 × × 1 0 0 1 1 0 0 1

0 1 ↑ 1 × × × × 加法计数

0 1 1 ↑ × × × × 减法计数 0

0

0

0 0

0

0

1 0

0

1

0 0

0

1

1 0

1

0

0 0

1

0

1 0

1

1

0 0

1

1

1 1

0

0

0 1

0

0

1

2

2.用74LS192构成一个三进制同步加法计数器并测试逻辑功能

3.二十四计数、译码显示电路的安装与逻辑功能测试

1）带复位功能的模二十四加法计数器，如图。

2）状态转换图：

1.用74LS192设计以8×3和4×6两种计数方式显示的模二十四计数器。

3

2.设计利用一个开关控制的可加可减计数器。 8×3计数器

4×6计数器

S1 S0

4

3.设计一个以时钟表面数字1~12表示形式的计数器。