脉冲信号发生器与计数器

脉冲信号在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。

脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率。

频率是描述周期性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称；频率的标准计量单位是Hz（赫）。

电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确和稳定的脉冲信号发生器。

频率在数学表达式中用“f”表示，其相应的单位有：Hz（赫）、kHz（千赫）、MHz（兆赫）、GHz（吉赫）。

其中1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，1kHz=1000Hz。

计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是：s（秒）、ms（毫秒）、μs（微秒）、ns（纳秒），其中：1s=1000ms，1 ms=1000μs，1μs=1000ns。

CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。

通常所说的某某CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。

很多人认为CPU 的主频就是其运行速度，其实不然。

CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。

主频和实际的运算速度存在一定的关系，但目前还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系，因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标（缓存、指令集，CPU的位数等等）。

由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。

比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以较低的主频，达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能，所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式来命名。

因此主频仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。

CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。

举个例子来说，假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令，那么当CPU运行在100MHz主频时，将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。

脉冲信号发生器的工作原理脉冲信号发生器是一种电子仪器，用于产生具有特定频率、幅度和占空比的脉冲信号。

它在电子实验、通信系统测试、数字电路设计等领域中广泛应用。

本文将从脉冲信号发生器的工作原理角度进行介绍。

脉冲信号发生器的工作原理可以简单描述为：通过内部电路产生一个稳定的基准信号，然后经过一系列的频率、幅度和占空比调节电路进行处理，最终输出所需的脉冲信号。

脉冲信号发生器的核心是稳定的基准信号。

这个基准信号可以是一个固定频率的正弦波，也可以是一个矩形波。

通常采用的是石英晶体振荡器作为基准信号源，因为石英晶体具有稳定性好、可靠性高的特点。

接下来，基准信号经过分频电路进行频率调节。

分频电路是由计数器和比较器构成的。

计数器用于计数基准信号的周期数，而比较器则根据设定的分频系数将计数器的输出与基准信号进行比较。

当计数器的输出与比较器的输出相等时，比较器将产生一个脉冲信号，作为分频电路的输出。

通过调节计数器的初值和分频系数，可以得到不同频率的脉冲信号。

然后，经过幅度调节电路对信号幅度进行调节。

幅度调节电路通常由放大器、可变电阻和反馈网络组成。

放大器用于放大基准信号的幅度，可变电阻用于调节放大倍数，而反馈网络则使得输出信号与输入信号保持一致。

通过调节可变电阻的阻值，可以得到不同幅度的脉冲信号。

经过占空比调节电路对信号的占空比进行调节。

占空比调节电路通常由可变电阻和比较器构成。

可变电阻用于调节比较器的阈值电平，而比较器则根据输入信号与阈值电平的关系产生输出。

通过调节可变电阻的阻值，可以改变比较器的阈值电平，从而实现不同占空比的脉冲信号。

除了以上核心部分外，脉冲信号发生器还可以配备其他功能模块，例如触发源、同步信号源、外部调制等。

触发源用于触发脉冲信号的开始，同步信号源用于将脉冲信号与其他信号同步，而外部调制模块则可以对脉冲信号进行调制，实现更复杂的波形输出。

脉冲信号发生器通过内部的基准信号源、分频电路、幅度调节电路和占空比调节电路等部分的协同工作，可以产生具有特定频率、幅度和占空比的脉冲信号。

低频脉冲信号发生器“低频脉冲信号发生器”功能：在P1.0引脚输出低频脉冲信号,脉冲信号的频率可以通过键盘设定,输出的脉冲频率在6位数码管显示。

在程序执行过程中，读取键盘设置，根据设置改变输出频率，根据脉冲频率计算定时周期，使用定时器产生定时中断，在中断服务程序中对P1.0取反(cpl P1.0)，产生脉冲。

编写数码管显示程序，完成频率显示。

MCS-51单片机内部有2个定时/计数器，当工作在定时器模式时，可以对时钟的12分频计数，实现准确定时。

利用定时器的周期中断，就可以实现在P1.0上产生脉冲波。

单片机实验开发系统上提供了键盘，在程序执行过程中，读取键盘状态，根据状态值改变定时器的定时周期，就可以实现改变输出频率。

单片机实验开发系统上数码管显示采用8155的PB、PC口控制的动态扫描方式，共6位数码管。

编写一个通用的数码管显示驱动程序，在每一次定时器中断中显示一位数码，6个定时器中断周期完成扫描，只要保证扫描周期＜20ms，就可以稳定显示。

程序中各功能模块如下所示：程序清单如下：ORG 0000HMOV R1,#50HAJMP MAINORG 000BHAJMP TC0S ;转到T/C0的中断TC0SMAIN: MOV TMOD,#00H ;置T/C0为方式0，定时MOV TH0,#0E0HMOV TL0,#18HSETB ET0 ;T/C0允许中断SETB EA ;CPU开中断SETB TR0 ;启动T/C0定时HERE: SJMP HERE ;等待中断ORG 0150HTC0S: MOV TH0,#0E0HMOV TL0,#18HCPL P1.0 ;输出方波START: MOV DPTR,#0FF20HMOV A,#03HMOVX @DPTR,A ;设定状态字MOV 70H,#00HKEY1: ACALL KS1 ;跳至KS1,扫描是否有键闭合JNZ LK1 ;有键闭合跳至LK1N1: ACALL DIRAJMP KEY1 ;转到KEY1,继续扫描是否有闭合键LK1: ACALL DIRACALL DIRACALL KS1 ;转到KS1,扫描闭合键是否为波动JNZ LK2 ;键不是波动，跳至LK2判断键号ACALL DIRAJMP KEY1LK2: MOV R2,#0FEH ;列扫描码送到R2MOV R4,#00H ;R4是列数的计数单元LK4: MOV DPTR,#0FF21HMOV A,R2MOVX @DPTR,A ;列扫描码送到PA口INC DPTRINC DPTRMOVX A,@DPTR ;读PC口JB ACC.0,LONE ;第零行为高电平，转到第一行MOV A,#00H ;第零行为低电平，行首健号送到AAJMP LKP ;转到LKP,计算键号LONE: JB ACC.1,LTWOMOV A,#08HAJMP LKPLTWO: JB ACC.2,LTHRMOV A,#10HAJMP LKPLTHR: JB ACC.3,LFORMOV A,#18HSJMP LKPLFOR: JB ACC.4,NEXTMOV 70H,#19H ;“19号键”为确认键AJMP KEY2 ;转到KEY2，将输入值给TL0&TH0赋值LKP: ADD A,R4 ;行首键号+列号=键号MOV @R1,AINC R1MOV 70H,A ;将键号送入70H单元PUSH ACC ;键号压入堆栈LK3: ACALL DIRACALL KS1 ;进行第二次扫描JNZ LK3 ;有键闭合，返回LK3POP ACCAJMP KEY1NEXT: INC R4 ;第一行没有键闭合，进行第二列的扫描MOV A,R2 ;列扫描码送到A中JNB ACC.7,KND ;全部列扫描完成，跳到KND进行下一轮扫描RL A ;列扫描码向后移一位MOV R2,A ;列扫描码送回R2AJMP LK4KND: AJMP KEY1KS1: MOV DPTR,#0FF21H ;PA口地址0FF21HMOV A,#00HMOVX @DPTR,AINC DPTR ;转到PC口，地址0FF23HINC DPTRMOVX A,@DPTR ;读键入状态CPL A ;键入状态取反ANL A,#0FH ;屏蔽键入状态高四位RETDIR: MOV R0,#70H ;键值放入R0MOV A,@R0ANL A,#0FH ;屏蔽键值高四位MOV 30H,AMOV A,@R0SW AP AANL A,#0FH ;屏蔽键值高四位MOV 31H,AMOV R0,#30HMOV R3,#01HDO1: MOV A,R3MOV DPTR,#0FF21HMOVX @DPTR,AINC DPTRMOV A,@R0ADD A,#0DH ;计算偏移量MOVC A,@A+PC ;查表得出相应的键值DIR1: MOVX @DPTR,AACALL DL1MOV A,R3RL AJB ACC.2,LD1MOV R3,AINC R0AJMP DO1LD1: RETDSEH: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8HDB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,086H,08EH,0FFH,0C0HDL1: MOV R7,#2DL: MOV R6,#0FFHDL6: DJNZ R6,DL6DJNZ R7,DLRETKEY2: MOV B,50H ;将输入值给B,A,并合并存在A中MOV A,51HSW AP AANL A,BMOV TL0,A ;低位赋给TL0MOV 40H,A ;保存以备后用MOV B,52HMOV A,53HSW AP AANL A,BMOV TH0,A ;高位赋给TH0MOV 41H,AEND改进方案：本程序为了方便输入的是计时初值而非频率，可以尝试使用频率，然后编写一个多位除法的程序。

计数器实验报告心得计数器是数字电路中的一种基本逻辑电路，用于计数或计时。

在本次实验中，我们使用了74LS169计数器，在实验中验证了它的计数和计时的功能。

通过实验，我深刻认识到数字电路中的计数器的重要性和使用方法。

下面是我的实验报告心得：我们需要了解计数器的基本原理和功能。

计数器是一种寄存器，它有一个时钟输入端和一个复位输入端。

在每一个时钟脉冲下，计数器的数值都会加一，当计数器的数值达到最大值时，它会从0重新开始计数。

在实际应用中，计数器可以用于计数、计时和频率测量等。

我们进行了二进制加法实验，将两个计数器级联，实现二进制加法计数器。

在实践中，我们使用了两个74LS169计数器，将一个计数器的输出端口与另一个计数器的时钟输入端相连。

我们根据二进制加法的原理，在两个计数器之间添加了一个异或门来处理进位问题。

实验中，我们使用了LED数码管来显示计数器的计数结果，可以清晰地看到两个计数器的加法计数器工作方式。

在计数器实验中，我最大的收获是学习了数字电路的实际应用。

通过实验，我深刻认识到计数器在数字电路中的重要性，以及如何将它们组合起来实现更加复杂的电路和功能。

在实验结束后，我还了解了如何使用示波器来测试计数器的输出信号，以及如何进行计数器的扩展。

通过计数器实验，我对数字电路的原理和应用有了更加深入的理解，也掌握了实现计数器的方法和技巧。

这对于我以后的学习和工作都有着重要的意义，我相信这次实验经验将对我的电子工程知识积累有所帮助。

计数器的实际应用十分广泛。

在数据传输和计时系统中，计数器被用来定位数据包和计算数据传输速率。

在计算机内存和CPU中，计数器用于处理CPU时钟和计算指令执行次数。

在信号发生器中，计数器可以用于生成固定频率的时钟信号，以及通过分频器实现不同频率的信号输出。

通过这次计数器实验，我也体会到了数字电路的实验难度和实验精度。

在数字电路中，一些微小的误差或干扰都会影响到计数器的工作稳定性和准确性。

数字延时脉冲发生器的工作原理
数字延时脉冲发生器是一种可以输出时序信号的电子设备，是电子测量、控制等领域中常见的测试设备之一，主要用于数字电路中时序测试、触发、时钟控制等应用场合。

其工作原理主要分为以下几个方面。

1. 时钟信号输入
数字延时脉冲发生器的工作需要时钟信号的输入。

这个时钟信号通常是一个稳定的方波脉冲信号，其频率由设备自身的稳定震荡器提供。

时钟信号的输入通常由示波器或其他测试设备提供。

2. 计数器
在数字延时脉冲发生器内部，计数器是一个核心的组成部分。

计数器可以接受外部的时钟信号并对其进行计数。

当计数器达到预设的计数值时，它会输出一个触发信号，并将计数器的计数值清零。

在数字延时脉冲发生器中，该触发信号通常被作为延时信号输出。

3. 时序控制器
在数字延时脉冲发生器中，时序控制器可以用于设置计数器的计数值和触发信号的输出。

它可以通过前面板或后面板的开关、旋钮等控制设备进行设置。

时序控制器还可以提供触发信号的延时增量、触发周期等参数的调节。

数字延时脉冲发生器的输出信号通常是一组连续的方波脉冲信号。

这些脉冲信号的延时可以由前面板或后面板的设置控制。

可以通过示波器等设备观察到这些脉冲信号的形状和时序。

在实际的应用场合中，数字延时脉冲发生器可以与其他测试仪器配合使用，例如数字示波器，逻辑分析仪等设备。

通过这些设备的协同作用，可以对数字电路中的时序进行准确的测试和控制。

目录摘要 (1)1设计任务及要求 (2)1.1设计任务 (2)1.2基本要求 (2)1.2.1初始条件 (2)1.2.2要求完成的主要任务 (2)2 方案选择与论证 (3)2.1 方案的选择 (3)2.2 方案论证 (4)3电路框图及工作原理 (4)3.1电路框图 (4)3.2设计方案 (5)4单元电路设计与说明 (6)4.1时钟脉冲发生器 (6)4.2 24进制计数器 (7)4.3 译码显示电路 (9)4.4控制电路 (10)4.5 声光报警电路 (10)4.6 元器件选择 (11)5电路调试 (11)5.1 电路调试阶段 (11)5.2调试方法 (13)5.3调试步骤 (13)5.4调试中出现的问题及解决方案 (14)5.5调试结果 (14)结束语 (15)参考文献 (16)摘要该篮球竞赛倒计时电路主要由四个部分构成：时钟脉冲发生器、计数器、译码显示电路以及声光报警电路。

时钟脉冲发生器由含555定时器的多谐振荡电路组成，发出频率为1HZ的方波脉冲；计数器主要由两个74LS192构成，具有计时器直接控制电路控制计数器启动计数、暂停/连续计数以及清零置数的功能；译码显示电路主要由两个七段共阴极的数码管和74LS48芯片构成，能够显示24秒倒计数过程；声光报警电路主要由一个发光二极管和一个蜂鸣器组成，当计数器显示00时，发光二极管和蜂鸣器一起工作，进行声光报警。

关键词:时钟脉冲发生器计数器发光二极管蜂鸣器七段共阴数码管篮球24秒计时器的设计与制作1设计任务及要求1.1设计任务本设计主要能完成：在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。

本课程设计的“篮球竞赛24秒计时器”可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间24秒限制。

一旦球员的持球时间超过了24秒，它就自动报警从而判定此球员的犯规。

1.2基本要求1.2.1初始条件：（1）具备显示24秒记时功能（2）计时器为递减工作，间隔为1S（3）递减到0时发声光报警信号（4）设置外部开关，控制计时器的清0，启动及暂停1.2.2要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）设计任务及要求（2）方案比较及认证（3）系统框图，原理说明（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明（5）调试记录及结果分析（6）对成果的评价及改进方法（7）总结（收获及体会）（8）参考资料（9）附录：器件表，芯片资料2 方案选择与论证2.1 方案的选择方案一（电路原理图）：优点：设计思路及电路连接简单，工作速度快，各部分反应灵敏。

总结时基电路的基本电路及使用方法时基电路是指能够对电信号进行时间测量和时间控制的电路。

它可以将信号的时间信息转化为电压或电流形式，从而实现各种计时、脉冲生成和频率测量等功能。

时基电路广泛应用于计算机、通信、测量等领域。

常见的时基电路包括定时器、计数器、频率计和脉冲发生器等。

它们使用不同的电子元件和连接方式来实现对时间的测量和控制。

下面将依次介绍这些基本电路及其使用方法。

1. 定时器：定时器是一种能够产生精确时间间隔的电路。

它通常由集成电路组成，其中包括多个触发器、计数器和比较器等元件。

用户可以通过调节定时器的输入信号以及控制触发器和计数器的状态，来产生所需的时间延迟或周期信号。

2. 计数器：计数器是一种能够对输入脉冲进行计数的电路。

它由多个触发器和逻辑门组成，可以实现二进制、十进制等不同进制的计数。

计数器主要用于计算脉冲信号的频率、脉冲宽度及脉冲个数等。

3. 频率计：频率计是一种能够测量信号频率的电路。

它通常由由一个计数器和一个时间基准信号发生器组成。

通过对输入信号进行计数并与时间基准信号进行比较，频率计可以测量信号的频率，并输出对应的电压或电流形式。

4. 脉冲发生器：脉冲发生器是一种能够产生各种周期性或非周期性脉冲信号的电路。

它可以根据用户的需求产生不同的脉冲波形，如方波、正弦波、矩形波等。

脉冲发生器广泛应用于数字电路测试、通信信号生成等领域。

使用时基电路需要依据具体的应用需求进行设计和搭建。

首先需要确定所需的时间测量或时间控制范围及精度。

然后选择适当的电子元件和连接方式来实现所需的功能。

为了保证时基电路的可靠性和准确性，还需要注意以下几点：1. 选用稳定可靠的元件：选择具有稳定性和可靠性的元器件，如晶体振荡器、时钟源等，以保证时基电路的长期稳定工作。

2. 优化布局和接线：合理布局和接线可以减少元件之间的相互干扰，提高时基电路的工作性能。

避免长线和弯曲线路，尽量保持信号路径的短距离。

3. 适当的滤波和隔离：对于输入和输出信号，可以采用适当的滤波电路和隔离电路来降低噪声和干扰，保证信号的准确性和稳定性。

定时控制器姓名：郭超儒学院班级：09级机械电子2班学号： 0911117012一、总体构架整体的电路设计是由脉冲信号发生器产生脉冲，然后由计数器接受脉冲开始计数，计数器产生信号给译码器，接着在显示数字，如下所示：二、电源电路电源电路可以采用桥式整流电路三、脉冲信号发生器对于脉冲信号发生器，可以选择多谐振荡器——555 定时器，如下图所示：工作原理:脉冲信号产生电路设接通电源前电容上电压为 0V，接通后 Vcc经 R1、R2 给 C1 充 0V， R1、电，Uc1 按指数规律上升，当 Uc1 开始大于 2Ucc/3 时，则输出电压， Uc1，按指数 Uout 为低电平，随后，电容 C1 经 R2 放电，电容上电压 Uc1 下降，当 Uc1 开始小于 Ucc/3 时，则输出电压 Uout 为高电平，如此重复上述过程，Uout 可输出连续的矩形波。

数据处理由电工学的有关知识可以计算：Uc1 从 Ucc/3 充电上升到 2Ucc/3 所需时间为：T1=(R1+R2)CIN2=0.7(R1+R2) ………………①Uc1 从 2Ucc/3 充电下降到 Ucc/3 所需时间为：T2=R2CIN2=0.7R2C …………………②由①②可以知道，此多谐振荡器的谐振周期为：T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C由于 T=1s则可以选择 R1=5.1k R2=75K C=10uF1 脚：外接电源负端 VSS 或接地，一般情况下接地。

8 脚：外接电源 VCC，双极型时基电路 VCC 的范围是 4.5 ~ 16V，CMOS 型时基电路 VCC 的范围为 3—18V。

一般用 5V。

3 脚：输出端 Vo2 脚：低触发端6 脚：TH 高触发端4 脚：是直接清零端。

当其接低电平，则时基电路不工作，此时不论 4 TH 处于何电平，时基电路输出为“0” ，该端不用时应接高电平。

5 脚：VC 为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只 0.01μF 电容接地，以防引入干扰。