多功能计数器的设计
多功能计数器设计
2011- 2012学年第一学期《单片机原理及接口技术》课程设计报告题目：多功能计数器设计专业：通信工程班级：电气工程系09通信2班姓名： 2222指导教师： 2222成绩：电气工程系2011 年12月15日课程设计任务书摘要近年来，高精度频率测量仪器广泛应用在晶体和晶体振荡器等需求量大和要求高精度的行越来越多的电子产品要求具备高性能和低功耗的特点，一般精度的测量仪器不能满足对其测量要求，而高精度仪器成本由过高。
因此，亟待设计一种测量精度高、成本低的多功能测量仪器以满足大众需求。
而我们设计的这款多功能测量仪器具有设计精良、易操作、精度高、成本低的特点，具有良好的市场前景和经济效益。
众所周知，频率、周期、相位是交流信号的3大要素。
一般情况下，分析交流信号需研究其频率与相位，而周期可直接由频率计算。
对于正弦信号的频率、相位测量准确度的要求不断提高，而随着电子技术的发展，对其测量方法仍不断改进完善。
较早采用直接频率测量的测频法，为了保证测试精度，一般低频信号采用测周期法，而高频信号采用测频法，测量很不方便。
而相位测量最初采用测量信号一个周期参数的方法，该方法精度适用于低频，而高频时误差变大。
该多功能计数器采用等精度测量法来测量信号频率，同时采用基于单片机和FPGA的计数相位测量方法完成精确相位测量，并能在液晶显示器实时显示当前信号的频率、周期和相位差。
该计数器将正弦信号频率和相位的测量于一体，精度高，实用性强。
关键字：频率周期相位多功能计数器目录一、多功能计数器特点和技术指标1.1多功能计数器主要特点- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 51.2多功能计数器技术指标- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - -5二、方案设计论证2.1系统总体方案- - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62.2频率(周期)的测量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62.3相位测量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 72.4时间的间隔测量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - 7三、系统的软硬件设计3.1系统硬件电路设计3.1.1 程控放大电路- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - -83.1.2过零比较电路- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - -93.2系统软件设计四、系统测试与误差分析4.1系统测试- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - -- - -104.2误差与结果分析- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11五、课程设计结束语附录参考文献一、多功能计数器特点和技术指标：1.1多功能计数器主要特点：1.单片机控制2.等精度测量3.测量速度20次／秒4.高性价比，高可靠性5.PPM测量时F0可任意设置6.晶体行业专用PPM调频计7.A通道具有低通滤波器和20倍衰减功能8.10位LED显示（8位数据位，2位指数值） 11.新型导电橡胶轻触式按键，外形美观大方1.2多功能计数器技术指标：功能测频、测周、计数、自校计数容量10(8) -1灵敏度1Hz～10Hz (40mVrms)10Hz～10MHz/100MHz (20mVrms)低通滤波器截止频率约1MHz/100kHz阻抗A通道：1M Ω /40pF B通道：50Ω最大输入幅度A通道：交流加直流≤250Vp-pB通道：≤3Vp-p波形适应性正弦波、脉冲波、三角波耦合方式AC 耦合分辨率闸门时间10ms 显示6位闸门时间100ms 显示7位闸门时间1s 显示8位闸门时间10s 显示8位测量误差±时基准确度±触发误差×被测频率（或周期）± LSD时基标称频率：10MHz二、方案设计论证2.1系统总体方案根据设计任务和要求，本计数器在硬件上由电源模块、预处理模块、分频器、C8051芯片、LCD、键盘、温度测量模块、语音模块等部分组成，如图2-1所示。
一种多功能计数器的设计
一种多功能计数器的设计摘要：计数器在我们的日常生活中用得非常普遍，在计算机和数字化设备中更是无处不在。
自动化生产流水线上对产品的计数更为重要，但一般计数器专用性强，一种计数器只能对某一种材料或特性的产品进行计数，在一定程度上限制了它的计数对象。
鉴于此，本设计制作一个能对不同材料的产品进行计数的多功能计数器，扩大一般计数器的应用范围。
关键词：产品；传感器；计数器abstract：counter is widely used in our life， especially in computer and digital equipment. but with the problem of material and property of products on pipelining， it is restricted badly on this tache. one counter may barely count the products of same material， though broad usage， its simplex function at a certain extent restrict its using in depth. considering the disadvantage of counter， the objective of this design is definite， that is we can make a multifunctional counter， which enlarge its scope of application.key words： product； sensor； counter1 引言计数器在生产实践中的广泛应用大家有目共睹，计数器是数字化设备的基石，少了计数器，大大影响其功能。
但就计数器本身而言，它的功能单一，限制了它的应用范围，因为它就只拥有一个计数功能。
多功能计数器论文
2008年山东省大学生电子设计大赛编号 F乙7602《 F题多功能计数器》参赛学生：周明明杨金伟曹旗开指导老师：刘晓明孙玉梅田敬成参赛院校：烟台南山学院所学专业：应用电子技术2008年山东省“ZLG杯”大学生电子设计竞赛F题简易多功能计数器摘要本设计共分电源、单片机控制模块、信号前向通道处理模块、键盘、液晶显示模块、模数（A/D）转换模块、语音播报模块、测温及时钟八个模块。
以AT89C52单片机为控制模块核心，对多功能计数器可编程控制，实现周期、频率、时间间隔的测量。
同时可实现对测量结果、时钟、温度及被测信号幅度的液晶显示及语音播报。
关键词：多功能周期频率时间间隔测量语音播报AbstractThe design consists of power, MCU control module, before the signal to channel processing module, keyboard, LCD Module (A / D) converter modules, voice on several modules, temperature and clock module eight modules. AT89C52 MCU to control module for the control of the core, the counter-programmable control, and cycle, frequency, time interval measurement. At the same time can be realized on the measurement results, clock, temperature of the liquid crystal display and voice broadcast. Key words: cycle-time interval measurement frequency voice broadcast目录摘要---------------------------------------------------------2一方案设计与论证--------------------------------------------------------41.1计数法测量周期原理-------------------------------------------------41.2计数法测量时间间隔原理---------------------------------------------51.3总体设计方案比较与选择---------------------------------------------5 二模块电路设计及比较----------------------------------------------------72.1 电源模块----------------------------------------------------------72.2 前向信号通道处理模块----------------------------------------------82.3液晶显示模块-------------------------------------------------------92.4 键盘控制模块------------------------------------------------------112.5 A/D转换模块 -----------------------------------------------------112.6 语音报温模块（发挥）----------------------------------------------122.7 时钟模块（发挥）--------------------------------------------------132.8 测温模块（发挥）--------------------------------------------------14 三软件方案设计----------------------------------------------------------153.1主程序流程方框图--------------------------------------------------153.2语音播报程序方框图------------------------------------------------163.3 Keil C程序------------------------------------------------------17 四数据处理---------------------------------------------------------------224.1 测试数据分析------------------------------------------------------224.2 实测中误差分析与处理----------------------------------------------22 五电路原理图-------------------------------------------------------------245.1 系统原理图--------------------------------------------------------245.2 系统PCB图--------------------------------------------------------255.3 Multisim 仿真图---------------------------------------------------265.4作品实物图---------------------------------------------------------29 参考文献-------------------------------------------------------------------30一.总体方案设计比较与选择1.1计数法测量周期原理周期是频率的倒数，电子计数器能测量信号周期，通过计算得到待测信号的频率。
多功能数字计时器设计
电工电子综合实验（Ⅱ）实验报告多功能数字计时器设计姓名：I、设计要求一、实验目的1.掌握常见集成电路的工作原理和使用方法。
2.培养学生分析问题解决问题的能力。
3. 提高学生设计单元电路的，调试电路的实验技能二、实验内容及要求1. 应用CD4511BCD码译码器﹑LED双字共阴显示器﹑300Ω限流电阻设计﹑安装调试四位BCD译码显示电路实现译码显示功能。
2. 应用NE555时基电路、3KΩ、1KΩ电阻、0·047UF电容和CD4040计数分频器设计，安装，调试秒脉冲发生器电路（输出四种矩形波频率 f1=1HZ f2=2HZ f3≈500Hz f4≈1000Hz）。
3. 应用CD4518BCD码计数器、门电路，设计、安装、实现00′00″---59′59″时钟加法计数器电路。
4. 应用门电路，触发器电路设计，安装，调试校分电路且实现校分时停秒功能（校分时F2=2Hz）。
设计安装任意时刻清零电路。
5. 应用门电路设计、安装、调试报时电路59′53″，59′55″，59′57″低声报时（频率f3≈500Hz）,59′59″高声报时（频率f4≈1000Hz）。
整点报时电路。
H=59′53″·f3+59′55″· f3+59′57″·f3+59′59″·f46.联接试验内容 1.—5.各项功能电路，实现电子计时器整点计时﹑报时、校分、清零电路功能。
三、实验要求设计正确、布局合理、排线整齐、功能齐全。
四、实验器材：1、集成电路：NE555 一片(多谐振荡)CD4040 一片（分频）CD4518 两片（8421BCD码十进制计数器）CD4511 四片（译码）74LS00 三片（与非）74LS20 一片（4输入与非）74LS21 两片（4输入与门）74LS74 一片（D触发）2、电阻：1KΩ一个3KΩ一个300Ω二十八个3、电容：0.047uf 一只4、共阴极双字屏两块五、器件引脚图及功能表1．CD4511图 CD4511引脚图2、共阴双字显示器3、NE555NE555功能表如下：(引脚4 )V4、CD40405、CD4518CD4518逻辑功能如表所示。
基于PLC的多功能乒乓球颠球计数器的设计
SOFTWARE 软 件2020第41卷 第11期2020年Vol. 41, No.11700IE 和开关电源模块。
图1 乒乓球颠球计数器硬件结构框图Fig.1 Block diagram of the hardware structure of thetable tennis ball counter2 颠球信号的检测与放大颠球信号使用压电陶瓷蜂鸣片来进行检测，将检测图3 主程序顺序功能图Fig.3 Sequence function diagram of the main program作者简介：孙慧（1984―），女，江苏徐州人，本科，讲师，研究方向：电气工程及其自动化。
通讯作者：汤宇（1986―），男，江苏宿迁人，本科，高级讲师，研究方向：电气工程及其自动化。
基于PLC 的多功能乒乓球颠球计数器的设计孙慧 汤宇设计研究与应用孙慧 汤宇：基于PLC的多功能乒乓球颠球计数器的设计3 PLC控制程序的设计PLC控制程序主要包括主程序和定时器0中断程序两部分，主程序主要实现计数器4种工作模式的选择，即模式一：单人挑战赛；模式二：双人挑战赛；模式三：单人计时赛；模式四：双人计时赛。
触摸屏输出指令可实现不同模式下的启动、暂停和清零功能，主程序顺序功能图如上页图3所示。
定时器0中断服务程序主要实现模式一和模式二工作状态下的顺计时功能，模式三和模式四工作状态下的倒计时功能，中断服务程序如图4所示。
图4 定时器0中断服务程序Fig.4 Timer 0 interrupt service routine4 HMI 组态设计SMART 700IE支持与SMART CPU ST20之间进面，开机画面、主画面、单人挑战赛画面、双人挑战赛画面、单人计时赛画面、双人计时赛画面。
其中后四个画面中分别组态有启动、暂停和清零等按钮触发功能，颠球的计数值和时钟的计时值实时显示在画面中，而且计时值的起始时间可以通过屏幕键盘进行人工设定，如图5所示。
多功能计数器的设计
1引言近年来,高精度频率测量仪器广泛应用在晶体或晶体振荡器等需求量大和要求高精度的行业。
越来越多的电子产品要求具备高性能和低功耗的特点,通常一块印刷电路板会布置多个晶体或晶体振荡器。
一般精度的频率测量仪不能满足对其测量要求,而满足测量要求的仪器又都是作为频率计量基准,应用于国家科研院所。
这些仪器设计复杂、体积庞大、价格昂贵,很难在短期内推广。
因此,设计一款测量精度高、成本较低的频率测量仪显得十分必要。
这里介绍的计数器设计精良，操作简便,精确度高，测量范围广,LCD 荧幕全功能显示,兼具备测频、测相功能，且成本较低，并具有良好的市场前景及经济效益。
2方案分析2.1频率测量方法频率测量有直接测频法、测周法和等精度测频法3种方法。
直接测频法是利用计数器记录待测低频信号在闸门时间内通过的周期数；测周法记录在以高频信号为门限的高频标准时钟的数量。
等精度测频法的精确门限由被测信号和预置门控制，整个频段内测得高精度稳定频率。
因此，这里选用等精度测频法来测量频率和周期[1]。
2.2相位测量方法相位测量有波形分析法、相位电压转换法和计数法。
波形分析法是同时对输入的两路信号等间隔采集并计算波形数据的最大值或最小值的时间间隔，但需大量软件处理，不易实现；相位电压转换法采用低通滤波和高要求的积分回路；计数法是将两路信号经整形异或后，所得脉冲的占空比能反映相位差大小，采用多周期同步计数法，可大大减小量化误差。
因此，选取计数法测量相位。
2.3等精度测频法[2]分析待测信号F x 和预置门（Gate_p ）控制精确门（Gate ）。
Gate_p 内的第一个F x 的上升沿到来时Gate 开启，在Gate_p 结束后的第一个F x 的上升沿时刻，Gate 关闭。
在Gate_p 内，分别对待测信号F x 和高频标准脉冲F O 计数，计数值分别为N A 和N B 。
被测频率F x =（N A /N B ）F O ，取F O =40MHz 。
采用vMOS管的多值计数器设计
文 章编 号 ： １０ —２ ９（０ ０ Ｏ —０ ５０ ０ ７０４ ２ １ ） １０ ５ —４
电路 与 系统 学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ＲＣＵＩ ＯＦ ＣＩ ＴＳＡＮＤ ＹＳ ＥＭ Ｓ Ｓ Ｔ
Ｖｏ１１ ．５
Ｎ ｏ． １
Ｆｅ ｕ ｒ ２ ０ ｂｒ ａ ｙ， ０１
及 其基 本 电 路进 行 研 究 ，然 后 利 用 二值 编 码 和 ｖ ＭＯＳ 多输 入 栅 加权 信 号 控制 的 特 性 ，提 出一 种 以 四 管
值 计 数 器 为代 表 的 新 型 多 值 计 数 器 设 计 方 案 。 该 方 案 只 需 使 用 两 个 ｖ ＭＯＳ 管及 相 应 的 常 规 二 值 元 器 件 就 可 以实 现 四值 计 数 器 的功 能 ，而 且 可 推 广 到 任 意 基 的 多值 计 数 器 。最 后 ，用Ｐ ＰＣＥ 拟验 证 所 设 计 ＳＩ 模 的 电路 具 有 正 确 的逻 辑 功 能 。
电路与系统学报
第ｌ ５卷
多输入控制栅改变了它 的特性 。晶体管 的导通与截止不是仅 由单个输入信号来控制 ，而是由各个输入
亦 称 为 “ ＭＯＳ管 ” ｖ 。
２１ ｖ ． ＭＯＳ管 的 结构
ｖ ＭＯＳ管 的基 本 结 构 及 其 在 电路 设 计 中 的表 示 符 号 如 图 １ａ和（ ） 示 ｊ ｎ （） ｂ 所 。图 １可 以发现 ，从 结 构 上 来 讲 除 了 浮栅 和 多输 入控 制栅 外 ，ｖ ＭＯＳ 晶体 管 和 常 规 ＭＯＳ 晶 体 管 是很 相 似 的 ，然 而 正 是 浮 栅 和
大 ，且速 度 也越 来越 快 。 由 此 导致 集 成 电 路 的 功耗 越 来 越 大 ， 巨大 的 功耗 ／ 仪使 各 种 便 携 式 设 备 遇 到 １ 电源 方 面 的 困难 ， 而 且 芯片 的 过热 亦 导致 它们 易 于 工作 失 效 与 寿 命缩 短 。 另 ’ 面 由于 半 导 体 工 艺 技 力‘ 术 的 进 步 ， 门 电 路等 占用 的 面积 急剧 下 降 ， 相 反在 ＶＬ Ｉ 基 片 中 ，有７ ％ 以上 的硅 片面 积 用 于 布 线 。 Ｓ的 ０ 由此 限制 了 电路 的集 成 度 、提 高 了集 成 电路 的 生产 成 本 ， 而且 由 于线 路 问 的 电磁 效 应 ，必 将 导 致 电路 性 能 降低 、甚 至产 生 意想 不 到 的错 误 。而 多值 逻 辑 电路 不 仅 能增 加 单线 携 带 信 息 的能 力 ，提 高 数 字 电 路 的信 息密 度 ，而 且 可 以减 少 ＶＬ Ｉ Ｉ Ｓ ￣ 线数 ｊ 降低 电路 间接 线 连 接 的 复杂 度 和 成 本 ，提 高 电路 的 可靠 ， 性 。但 现 有 的 多值 电路 都 是 由二 值 元 器 件 组 成 ， 由于 二 值 元 器 件 址 个 值 开 关 ， 因此 随 着 基 的增 ｌ 大其 电路 结 构 将 变 得 越 来 越 复 杂 ， 阻碍 了 多 值 逻 辑 发 展 的进 。 新近 …现 的 ｖ ＭＯＳ 不 仅 具 有 多输 入 管 栅加 权 信 号 控 制 及 浮 栅 上 的 电容 耦 合 效 应 等 特 性 ，而 且 具 有 将 数 仃 在 浮 栅 上 等 功 能 。因 此 可 以利 用ｖ ＭＯＳ 管来 取 代 多值 逻 辑 中复 杂 的 阈值 操 作 ，实 现 真 正 意 义 上 的 多 值 逻辑 ｌ。在 数 字 集 成 电路 中计 数 ２ 】 器 应 用 十 分广 泛 ，多 值 计 数 器 是 构 成 多值 数 字 系 统 最 为 重 要 的器 件 之 一 。 鉴 此 ，本 文 首 先 对 ｖ ＭＯＳ 管
计数器的原理图绘制与设计
任务分解
1
编辑元件
2
绘制复杂电路图
任务一 编辑元件
一、新建元件库 二、编辑元件
在原理图编辑前，常常要加载一些元件库， protel自带的元件库内尽管元件已经很齐全，但是在 实际设计过程中也往往会出现一些找不到元件或找到 的元件不理想的情况，比如某些很特殊的元件或新开 发出来的元件元件库内就找不到，或者元件符号尺寸 偏大，引脚过长，占用图纸面积多，不符合用户心意， 或者一些元件符号和GB4728—85标准不一致，需要修 改等等。这些情况下，就需要用户自己创建元件库并 进行元件编辑。一般情况下，用户不要去擅自修改程
模式列表窗内有三种模式可选，Normal、De-Morgan和IEEE，如 图3-6中的SN74LS00三种模式下都有图，很多元件只有Normal下才有 图。原理图绘制中取元件时默认的是Normal模式，如果需要显示其他 模式，必须双击打开其属性对话框。在“Graphical Attrs”选项卡内的 Mode下拉箭头中选择其他模式，如图3-9所示。
一、新建元件库
单 击 “ Description” 按 钮 ， 弹 出 如 图 3-8 所 示 “ Component Text Fields”(元件参数文本)对话框。其中 “Designator”标签中是常用的设 置，如Default是缺省序号，如芯片缺省序号是U?，电阻是R?，电容是 C?，只有在此处设置了合适的缺省序号，原理图里取用该元件的时候 就会自动跟上该序号。“Footprint”后面可以填写元件的封装形式。 “description”是元件描述栏，一般描述了元件的功能等基本特性。
首先进入原理图编辑环境，加载TI Databooks.ddb。然后在元件 库列表中找出TI TTL Logic(Commercial).lib，找出SN74LS00元件， 如图3-5，然后单击“Edit”按钮，即打开如图3-6所示的元件编辑环 境。
计数器的VHDL设计与实现
期刊论文—EDA课程设计题目：计数器的VHDL设计与实现学生姓名：***学生学号：09专业班级：计算机科学与技术0902班指导老师：***计数器的VHDL设计与实现摘要：介绍了各种基本计数器的组成及其工作原理，重点研究了可变模计数器的设计与实现, 在对现有的可变模计数器的研究基础上，在Quartus 开发环境中，用VHDL语言设计一种功能更加强大的可变模计数器，它具有清零、置数、使能控制、可逆计数和可变模等功能，并且对传统的可变模计数器的计数失控问题进行研究，最终设计出一种没有计数失控缺陷的可变模计数器，并通过波形仿真和EPF10K20TI144-4系列实验箱，验证了其各项设计功能。
结果表明该设计正确．功能完整。
运行稳定。
关键词：VHDL；计数器；可变模计数；可逆计数VHDL Design and Realization of CounterAbstract：This paper analyzes all kinds of basic counter and its working principle, focus on the counter variable mode of design and implementation. In the environment of Quartus based on research of the existing module—alterable counter，a module—alterable counter with more functions，such as clear，set，enable control，reversible count，module—alterable count and so on，which is designedwith VHDL．By researching the problem of losing control existed in traditional module—alterable counter.A module—alterablecounter with no fault designed．And through the waveform simulation and EPF10K20TI144-4 series experiment box，all of the functions are verified.The resuit indicates that the counter is designed correctly，and has integral functions and stable operation．Keywords：VHDL；counter；divided frequency impIement；reversible引言随着电子技术、计算机技术和EDA技术的不断发展，数字系统规模越来越大，传统的电路设计已难以适应复杂电子系统的设计要求。
多功能数字计时器实验报告.
多功能数字计时器实验报告姓名：***学号：************专业：信息对抗指导老师：***实验时间：2015年9月18日目录1.电路基础功能设计要求介绍2.电路原理简介3.单元电路设计3.1脉冲发生电路3.2计时电路3.3译码显示电路3.4清零电路3.5校分电路3.6报时电路4.总电路图5.拓展电路5.1启停电路5.2动态显示电路6.附录6.1元件清单6.2芯片引脚图和功能表7.实验感受与体会8.参考文献一、电路基础功能设计要求介绍设计制作一个0分00秒～9分59秒的多功能计时器,设计要求如下:a.设计一个脉冲发生电路,为计时器提供秒脉冲（1HZ）,为报时电路提供驱动蜂鸣器的高低脉冲信号（1KHZ、2KHZ）；b.设计计时电路:完成0分00秒～9分59秒的计时、译码、显示功能；c.设计清零电路:具有开机自动清零功能,并且在任何时候,按动清零开关,可以对计时器进行手动清零.d.设计校分电路:在任何时候,拨动校分开关,可进行快速校分.（校分隔秒）e.设计报时电路:使数字计时器从9分53秒开始报时,每隔一秒发一声,共发三声低音,一声高音；即9分53秒、9分55秒、9分57秒发低音（频率1kHz）,9分59秒发高音（频率2kHz）f.系统级联.将以上电路进行级联完成计时器的所有功能.二、电路原理简介工作原理:由振荡器产生的稳定的高频脉冲信号,作为数字钟的时间基准,再经分频器输出标准秒脉冲.秒个位计数器记满10后向秒十位计数器进位,秒十位计满6后向分进位同时置零. 计数器的输出经译码器送显示器.记时出现误差时可以用校时电路进行校分.扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行功能扩展。
数字计时器由计时电路、译码显示电路、脉冲发生电路、校分电路、清零电路和报时电路这几部分组成。
其原理框图如下：三、单元电路设计1.脉冲发生电路脉冲信号发生电路完成为计时电路提供计数脉冲的功能。
实验中采用32768Hz的石英- 4 - 晶体多谐振荡器作为脉冲信号源。
设计计数器的原理
设计计数器的原理
计数器是一种用于实现计数功能的电子电路或者设备。
它能够记录和显示特定事件或者操作的次数。
计数器的原理是基于触发器的工作原理。
触发器是一种存储器件，能够在时钟信号的控制下切换输出状态。
计数器通常是由多个触发器连接在一起组成的，每个触发器代表一个比特（位）的计数。
计数器的计数方式一般分为两种：二进制计数和十进制计数。
在二进制计数中，每个触发器代表一位二进制数，计数器的输出依次为000、001、010、011、100……。
在十进制计数中，
每个触发器代表一位十进制数，计数器的输出依次为0、1、2、3、4……。
计数器通常采用时钟信号来控制计数的速度。
每当时钟信号上升沿到来时，计数器就会增加一个计数。
当计数器达到其最大计数值时，会产生一个溢出信号，同时计数器会从零重新开始计数。
这种计数方式称为自动循环计数。
计数器还可以实现其他功能，如计数器的清零、计数器的预置值、计数器的方向控制等。
通过增加逻辑门或者引入控制信号，可以灵活地扩展计数器的功能。
总的来说，计数器是一种基于触发器工作原理的电子电路或者设备，用于记录和显示特定事件或者操作的次数。
通过时钟信号的控制，计数器可以实现自动循环计数和其他附加功能。
多功能计时器的设计
一．设计要求：(1)任务设计并制作一个可以完成足球、篮球比赛及其他用处途的多用计时装置。
(2)设计要求1)基本要求①LED数码管显示计时结果；②适用于足球、篮球各种倒计时要求；③根据比赛要求设置相应的按键；④电源由外部提供，+5V；⑤计时时间到报警。
2)发挥要求①改用LCD显示；②增加其他计时功能；③由6V电池供电（稳压电源提供）；④时间到乐曲报警；⑤整体电路效率>60%；⑥计时精度1s/h。
二．系统实现：本系统由软件与硬件仿真电路两部分组成，通过keil与protues联调实现足球、篮球计时的各种要求。
系统由LCD1602显示，七个按键控制开始暂停选择等功能。
硬件仿真电路图三．主要硬件部分设计与选型LCD1602显示器为了获得更好的效果本设计并没有采用常见的LED，而是采用了型号为LM016L的LCD。
LCD有LED数码显示更好的更的直观效果，也更加经久耐用。
液晶显示模块体积小功耗低、显示内容丰富，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件之一了。
本LCD是2行16列液晶可显示2行16列英文字符，有8位数据总线D0-D7，RS，R/W，EN三个控制端口（共14线），工作电压为5V。
没背光，和常用的1602B功能和引脚一样（除了调背光的二个线脚）. 该模块也可以只用D4-D7作为四位数据分两次传送。
这样的话可以节省MCU的I/O口资源。
引脚说明：VDD：电源正极，－，通常使用5V电压。
VL：LCD对比度调节端，电压调节范围为0－5V。
接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，但对比度过高时会产生“鬼影”，因此通常使用一个10K 的电位器来调整对比度，或者直接串接一个电阻到地。
RS：MCU写入数据或者指令选择端。
MCU要写入指令时，使RS为低电平；MCU要写入数据时，使RS为高电平。
R/W：读写控制端。
R/W为高电平时，读取数据；R/W为低电平时，写入数据。
E：LCD模块使能信号控制端。
多功能计数器课程设计
1、题目及内容要求题目：多功能计数器：内容要求：设计一个20进制多功能计数器，实现从0～19连续变化和0～38偶数变化的递增与递减功能，两位数码管显示计数值。
2、设计思路使用KHF—3型CPLD/FPGA实验开发系统，因为系统无法提供秒脉冲，故选用10MHz 的方波时钟源，对其进行分频，使之产生占空比为50%的1Hz的方波时钟源作为计数器的时钟输入。
将整个计数器分个三模块进行设计：1Hz方波时钟源模块（clkdiv）、可逆计数模块（CNT）和两位七段译码器模块(seg7)，先将各模块的程序设计出来，编译并仿真通过后，用例化语句实现三个模块的连接，再进行编译与仿真，就能实现该多功能计数器的设计要求。
系统的逻辑功能可用下面的框图表示出来：系统方框图3、设计方案3.1、1Hz方波时钟源模块（clkdiv）选用10MHz的方波时钟源，对脉冲进行计时，当计满5M个时钟脉冲时，对输出端口进行取反，即可获得1Hz的时钟脉冲源。
脉冲的计算：100×100×100×5=5000000(5M)程序中clk为10MHz时钟信号输入端口，clk_div为分频时钟信号输出端口，clk与clk_div 都为一位二进制数。
因为软件与计算机功能限制，无法对其进行仿真与波形输出，只能通过在编译后，下载到器件上进行验证。
1Hz方波时钟源源程序及注释如下：LIBRARY IEEE;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY clkdiv ISPORT(clk:IN STD_LOGIC;clk_div:BUFFER STD_LOGIC );END ENTITY clkdiv;ARCHITECTURE one OF clkdiv ISSIGNAL clk_div2,clk_div4,clk_div6,clk_div7:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); BEGINPROCESS(clk)BEGINIF clk'EVENT AND clk='1'THENIF clk_div2="1100011" THEN clk_div2<=(OTHERS=>'0');ELSE clk_div2<=clk_div2+1;END IF; --计算100个脉冲;IF clk_div2="1100011" THEN clk_div4<=clk_div4+1;ELSIF clk_div4="1100011" THEN clk_div4<="0000000";END IF; --计算10000个脉冲;IF clk_div4="1100011" THEN clk_div6<=clk_div6+1;ELSIF clk_div6="1100011" THEN clk_div6<="0000000";END IF; --计算1000000个脉冲; IF clk_div6="1100011" THEN clk_div7<=clk_div7+1;ELSIF clk_div7="0000101" THEN clk_div7<="0000000"; --计算5000000个脉冲; clk_div<=NOT clk_div; --对输出进行取反; END IF;END IF;END PROCESS;END;3.2、可逆计数模块（CNT）将整个模块再分成四个单元模块：0～19递增单元模块、0～38递增单元模块、19～0递减单元模块和38～0递减单元模块，再设计一个控制端，利用不同的状态对四个单元模块进行选择，以实现四种计数的切换选择，实现多功能计数的要求。
最新多功能计算器的设计与实现设计(
1
1.1
1.1.1
单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要Байду номын сангаас的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
关键词：STC89C52；计算器；时钟日历芯片DS1302；温度传感器DS18B20
Abstract
In today's society, with the constant improvement of the people material life, electronic products has entered into every family, whether in life or study, or entertainment and recreation almost everything without electronic products. Large, complex calculation ability is not up to the brain, and relatively easy to get wrong. Calculator as a fast general-purpose computing tools make it easy to use for the user. Calculator is one of People's Daily are very familiar with electronic products, at the same time, temperature and time are two elements in people's lives. This design is to analyze emphatically the calculator software and hardware development process in the link and steps, attached two functions, namely, time and temperature, for the life of people brought convenient. The design system by the clock/calendar circuit, LCD display circuit, button adjust circuit and temperature detection circuit four parts. Concrete implementation on the hardware system platform USES the microcontroller STC89C52, LCD display LCD1602, clock chip DS1302 and temperature sensor DS18B20 and keyboard, form a multi-function calculator system. 52 series microcontroller technology is mature, powerful, wide application. Using single chip microcomputer as control core, can simplify the hardware circuit, single-chip microcomputer using software programming control can realize the function of hardware circuit, reduce the energy consumption and reduce costs.
fpga多通道脉冲计数器的设计与实现
标题：FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现一、引言在现代科学研究和工程应用中，脉冲计数器作为一种重要的计数设备，被广泛应用于实验室测量、核物理学、天文学、粒子物理学以及通信系统等领域。
随着科学技术的进步，对脉冲计数器的性能和功能要求也越来越高。
本文将主要讨论FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现，探讨其原理、架构以及实际应用。
二、多通道脉冲计数器概述多通道脉冲计数器是指同时能够计数多个输入通道脉冲信号的计数器。
它通常由多个计数通道、数字信号处理单元和控制单元组成。
在实际应用中，多通道脉冲计数器可以用于不同的测量场景，例如时间分辨测量、事件计数、频率测量等。
三、FPGA在脉冲计数器中的应用FPGA作为一种可编程逻辑器件，具有高速、低功耗、灵活性强等特点，被广泛应用于脉冲计数器的设计与实现中。
通过灵活的编程和并行计算能力，FPGA可以实现多通道脉冲计数器的同时处理多路信号，大大提高了计数器的计数速度和计数精度。
四、多通道脉冲计数器的设计要点1. 采样与计数：多通道脉冲计数器需要同时对多个信号进行采样，并将采样结果进行计数。
在设计时需要充分考虑采样频率、计数器精度以及信号同步等问题。
2. 数据处理与存储：多通道脉冲计数器还需要对采样后的数据进行数字信号处理，并将处理后的数据进行存储或后续分析。
在设计中需要考虑数据处理算法和存储器的容量。
3. 接口与通信：多通道脉冲计数器通常需要与外部设备进行数据交互，因此在设计中需要考虑接口标准和通信协议，以实现与外部设备的可靠通信。
五、FPGA多通道脉冲计数器的实现在实际设计中，为了实现多通道脉冲计数器，可以采用FPGA作为核心处理器，通过硬件描述语言（HDL）对其进行编程。
在编程过程中，需要考虑时序控制、数据处理、中断处理等多个方面，以保证多通道脉冲计数器的可靠性和稳定性。
六、实际应用案例以核物理实验中的脉冲计数器设计为例，我们可以看到FPGA多通道脉冲计数器在实际科学研究中的应用。
简易多功能计数器设计
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊简易多功能计数器摘要：本系统以 Atmel 公司的AVR-mega16为控制核心，函数信号发生器的信号分两路进入单片机，利用mega16内部的定时计数器T/C1的输入捕捉功能来实现高精度的周期测量。
由单片机产生时基信号、完成电路中待测信号的计数、译码和显示，以及对分频比的控制。
该计数器能够接收函数信号发生器产生的信号,准确地测量周期、频率和时间间隔，精度较高，误差小。
并且实现了发挥部分的语音报数功能、测温，时钟功能，能够显示被测信号的峰值，具有记忆功能。
可由4×6 键盘对上述各个功能进行选择、切换。
关键词：AVR-mega16，输入捕捉，键盘，语音，测温，时钟，记忆。
Abstract:This system takes AVR-mega16 microprocessor of Atmel company as the control center. The signal of function generator enters the microprocessor by two ways. The timer/counter 1 of mega16 measures period with its function of entering and catching. The microprocessor makes the time-based signal, counts the number of the function generator signal, translates codes, displays and controls division ratio. The counter is able to catch the signal from function generator, measures the period, the frequency and time intervals. The system performs the temperature measurement, displays the peak value of signal. It also has memory function. The functions can be controlled by the 4×6 keyboard.Keywords:AVR-mega16,entering and catching, the keyboard, temperature measurement. 1系统方案选择与论证1.1实现方案本系统以AVR-mega16为控制和检测核心，信号分两路，一路进入分频器CD4060，然后进入闸门 1；另一路经反向器74LS14整形后变成标准的方波进入闸门 2。
多功能计数器
简易多功能计数器
一、任务
设计制作一个简易多功能计数器。
该计数器能够实现周期测量、频率测量和时间间隔测量的功能。
二、要求
1．基本要求
（1）具有能够周期测量、频率测量和时间间隔测量的功能。
（2）可以用键盘选择上述三种功能之一。
（3）周期、时间间隔测量：0.1mS～1S，误差≤1%
（4）频率测量：1Hz～200kHz，误差≤1%。
（5）能够最多显示至少6位数码。
（6）自制计数器的电源。
2．发挥部分
（1）周期、时间间隔测量：1µS～10S，误差≤0.1%
（2）频率测量：0.01Hz～10MHz，误差≤0.1%。
（3）可以记忆10个测量的历史数据，且能够随时查看。
（5）能够显示被测信号的峰值。
（6）其它（如温度、时间等功能）。
一种简易多功能计数器的设计
一种简易多功能计数器的设计作者：杨东芳来源：《硅谷》2009年第23期[摘要]随着电子技术的发展,对电信号的测量精度要求越来越高,大部分多功能频率计均采用普通门电路或可编程逻辑器件PLD作为信号处理系统的控制核心,存在结构复杂、稳定性差、精度不高的弊端。
采用单片机技术结合外围电路设计的“多功能数字频率计”可较好的解决这个问题。
该系统以C8051F系列单片机为控制核心,利用硬件描述语言(Verilog HDL)在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)上编程实现的数字式多功能计数器。
设计中采用模块化设计方法,适当的放大和整形,提高测量频率的范围。
由单片机控制LCD液晶显示数据。
该计数器能够接收函数信号发生器(Function signal generator)产生的任意信号,实现周期测量、频率测量和时间间隔测量,具有较高的测量精度。
[关键词]C8051FVerilogHDLFPGA放大整形LCD显示中图分类号:TM-9文献标识近年来频率测量仪器广泛的应用与学校,科研院所以及晶体活晶体振荡器等需求量大和要求高精度的行业,有些频率计采用数字逻辑电路制作,用集成电路焊接实现。
体积大,功耗大,焊点和线路较多将使产品稳定度与精确度大大降低,成本高。
这里介绍的计数器设计精良,操作简便,稳定度精确度高,LCD液晶显示数据,且能够随时可以记忆10个测量的历史数据进行查看,具有能够显示被测信号的峰值;成本低。
一、系统模块系统可以分测量部分和单片机控制部分。
测量部分包括:频率测量模块,周期测量模块,时间间隔测量模块。
单片机控制部分包括:键盘控制模块,显示模块。
系统基本框图如图1.1所示:(1)频率(周期)测量:选用等精度测频法;(2)时间间隔测量:用FPGA编程捕捉时沿测量;(3)显示电路:用LCD液晶显示。
图1.1系统基本框图二、系统的硬件设计与实现(一)系统硬件主要单元电路设计1.输入信号整形电路图2.1输入信号整形电路结构图2.键盘电路采用4*4键盘行列式扫描,其原理图如图2.2。
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1引言近年来,高精度频率测量仪器广泛应用在晶体或晶体振荡器等需求量大和要求高精度的行业。
越来越多的电子产品要求具备高性能和低功耗的特点,通常一块印刷电路板会布置多个晶体或晶体振荡器。
一般精度的频率测量仪不能满足对其测量要求,而满足测量要求的仪器又都是作为频率计量基准,应用于国家科研院所。
这些仪器设计复杂、体积庞大、价格昂贵,很难在短期内推广。
因此,设计一款测量精度高、成本较低的频率测量仪显得十分必要。
这里介绍的计数器设计精良，操作简便,精确度高，测量范围广,LCD 荧幕全功能显示,兼具备测频、测相功能，且成本较低，并具有良好的市场前景及经济效益。
2方案分析2.1频率测量方法频率测量有直接测频法、测周法和等精度测频法3种方法。
直接测频法是利用计数器记录待测低频信号在闸门时间内通过的周期数；测周法记录在以高频信号为门限的高频标准时钟的数量。
等精度测频法的精确门限由被测信号和预置门控制，整个频段内测得高精度稳定频率。
因此，这里选用等精度测频法来测量频率和周期[1]。
2.2相位测量方法相位测量有波形分析法、相位电压转换法和计数法。
波形分析法是同时对输入的两路信号等间隔采集并计算波形数据的最大值或最小值的时间间隔，但需大量软件处理，不易实现；相位电压转换法采用低通滤波和高要求的积分回路；计数法是将两路信号经整形异或后，所得脉冲的占空比能反映相位差大小，采用多周期同步计数法，可大大减小量化误差。
因此，选取计数法测量相位。
2.3等精度测频法[2]分析待测信号F x 和预置门（Gate_p ）控制精确门（Gate ）。
Gate_p 内的第一个F x 的上升沿到来时Gate 开启，在Gate_p 结束后的第一个F x 的上升沿时刻，Gate 关闭。
在Gate_p 内，分别对待测信号F x 和高频标准脉冲F O 计数，计数值分别为N A 和N B 。
被测频率F x =（N A /N B ）F O ，取F O =40MHz 。
实际测量中，Gate 为F x 的整数倍，对N A 无误差，而对N B则存在有±1的误差[3]。
系统相对误差：收稿日期：2009-01-20稿件编号：200901043作者简介：佘景希(1990-),女，湖北阳新人。
研究方向：光信息科学与技术。
多功能计数器的设计佘景希1，邵波2，伍玉1(1.武汉大学电子信息学院，湖北武汉430079；2.武汉大学国际软件学院，湖北武汉430079)摘要:该系统由单片机89S52控制模块，程控宽带放大模块，整形模块，FPGA 内频率、相位差测量模块等构成，采用等精度测频法测出频率和周期，可测量有效值为0.01～5V ，频率范围1Hz ～20MHz 信号的频率、周期信号，精度高达10-6。
采用计数法测量相位差，该系统可测量有效值0.5～5V ，频率10Hz ～100kHz 信号的相位差，精度为1°。
系统功能由按键控制，测量结果实时显示，人机界面友好。
关键词:测频；测相；等精度测频法；程控放大中图分类号:TM938.8文献标识码：A文章编号：1674－6236（2009）05-0018-03Design of multi -functional counterSHE Jing -xi 1，SHAO Bo 2，WU Yu 1(1.School of Electronic Information ，Wuhan University,Wuhan 430079，China ；2.School of International Software,Wuhan University,Wuhan 430079,China )Abstract ：The system consists of the following functional blocks:89S52microcontroller controlling module,programmable amplifier module,comparator module,frequency and phase difference testing module in the FPGA.The system use the equal accuracy frequency -examining technique it measures frequency and circle of signal which its ranges is from 1Hz to 20MHz and the amplitude of which its range is from 0.01Vrms to 5Vrms,precision is up to ing of count method,the system detects the phase difference of signal,the amplitude of whic its range is from 0.5Vrms to 5Vrms and the frequency of which its ranges is from 10Hz to100kHz,precision is up to 1°,The system functions is controlled by certain keys,measurement results are displayed in real -time and it is friendly interface.Key words:frequency measurement ；phase measurment ；equal precision frequency -measurment method ；programmable amplifier2009年5月May.2009第17卷第5期Vol.17No.5电子设计工程Electronic Design Engineering －18－△F x x =N A N B -1F O -NA NB F ON A BF O ≈1B当T ≈1s,F O =40MHz 时，△F x ≈140×10-6Hz 。
2.4相位测量方法分析两路输入信号经整形后得到方波信号signal1和signal2，Gate2为signal1和signal2相异或后得到的脉冲信号，f o 为FPGA 内部的标准高频脉冲信号。
将sig -nal2进行8分频，可得动态门控信号Gate1。
Gate1中含有signal24个周期，Gate2含有8个异或脉冲。
系统分别对高频标准脉冲计数，得计数值M 和N 。
当0°＜φ1-φ2＜180°时,△φ0=φ1-φ2=N /8M /4×360°,相位差△φ=△φ0;当△φ=φ1-φ2＞180°时，相位差△φ=360°-△φ0。
3硬件电路设计3.1宽带通道放大器高频比较器TL3116仅能检测到最小幅度V p_p=1V 的输入信号，因此需要对信号进行程控放大。
当测得的信号峰峰值V p_p<0.1V 时，设定放大倍数T 为120；当0.1V<V p_p<1V 时，设定T 为10；当V p_p>1V 时，设定T 为1。
电路如图1所示。
3.2比较整形电路在测频、测周部分采用分段处理的方法实现整个频带的测量，高频部分采用TI 公司TL3116，低频部分采用LM311。
为抑制干扰引起的误翻转，采取带正反馈的滞回比较电路。
反相输入时，正向阈值电压u +=R 2/(R 2+R F )×5V ，对应比较后信号的下降沿[4]。
负向阈值电平为0V ，对应于比较后信号的上升沿。
故输出信号的上升沿仍属过零比较。
测相的两路信号经过整形，要使产生的额外相差最小，必须保证两路通道参数的一致性。
选用TI 公司的双路比较器TLC372，其电路图如图2所示。
4系统软件设计系统软件设计由单片机和FPGA 组成，单片机[5]主要完成人机交互的处理和系统控制，FPGA [6]主要完成测频、测周和测相的实现。
整个软件系统设计采用模块化思想，菜单选择所用功能。
其程序流程如图3所示。
5系统总体设计将待测频率信号先经峰值检波电路，再经A/D 转换测量信号幅度,然后由单片机控制模拟开关选择相应的放大通道，使不同幅度的信号放大至比较器的正常比较范围。
图4为系统的总体框图。
6结语系统采用等精度测频法，其精确门限在整个测量频段内测量精度不变，达到很高精度。
采用计数法测量相位差，将两路信号经过整形和异或后，输出脉冲的占空比能反映相位差的大小，对异或脉冲进行填充计数，可以测得其相位差。
采用多周期同步计数法，使量化误差大大减小。
图2测频、测相、比较整形模块图3程序流程5结语由Attiny26单片机以及CDM4161构成的二氧化碳浓度测试仪电路结构简单，成本低，非常适合在人群密集的商场、医院、学校等地方用于监测室内空气质量，通过连接外部的通风以及告警设备可以及时改善室内空气质量并有效地监控设备运行情况。
参考文献：[1]刘玉清.用热电器件实现的红外二氧化碳分析仪[J].激光与红外，2002（12）：410-412.[2]黄刚,邓一兵,徐波,等.红外CO2传感器结构密封性对测量精度影响的实验研究[J].航天医学与医学工程，2005（2）：53-54.[3]YU Guangyun.The development of cost-effective infrared CO2monitor[J].南京师范大学学报(工程技术版)，2004（6）：56-58.[4]Figaro公司.CDM4161Datasheet[EB/OL].2006.http://www.fi-garo.co.jp/en/pdf/CO2GasSensorModuleCDM4161.pdf.[5]ATMEL公司.Attiny26Datasheet[EB/OL].2006.http://www.at-/dyn/resources/prod_documents/doc1477.pdf.[6]李长林.AVR单片机应用设计[M].北京：电子工业出版社，2005.参考文献:[1]黄根春，陈小桥，张望先.电子设计教程[M].北京：电子工业出版社，2007.[2]程源，祝洪峰.基于FPGA的数字频率计的设计与制作[J].电子制作，2008（1）：34-35.[3]张小义.基于单片机的等精度数字测频[J].电子测试，2007（4）:25-27.[4]谢自美.电子线路设计、实验、测试[M].2版.武汉：华中理工大学出版社,2003.[5]张齐，朱宁西．单片机系统设计与开发[M].北京：机械工业出版社，2008.[6]刘文涛.单片机语言C51典型应用设计[M].北京：人民邮电出版社，2005.[7]谢浪清.基于TTL电路的倒数计数器设计及应用[J].电子设计工程,2007,16（7）：8-10.图4系统总体框图上接第19页）。