计数器在我们生活中的应用

计数器在实际生活中的应用

胡思维

华中科技大学文华学院2010级环境工程2班

学号100205021124

摘要：计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器种类繁多，在实际生活中被广泛应用各个领域，包括在工业生产方面、在数字系统方面、交通信号灯控制方面、切纸机械定位和电梯定位调速等方面，是日常生活中不可或缺的一种电子部件。

关键词：计数器；脉冲；数字系统；PLC 高速计数器

计数器的定义

计数器是一个用来实现计数功能的时序部件，它不仅可以对脉冲进行计数，还常常被用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。计数是日常生活中最常遇到的算术动作，所以计数器应用广泛，种类繁多。

计数器的基本工作原理

计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这一种运算的逻辑电路。计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。

以D触发器构成异步二进制加/减计数器为例：如图所示，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，再由地位触发器的Q端和高一位的CP端相连接。

计数器的分类

1按照计数单元中各触发器所接收计数脉冲和翻转顺序或计数功能来划分，有同步和异步两类；

2按计数进制来划分，可分为二进制、十进制和任意进制； 3按计数顺序划分，有加法、减法和可逆（双向）之分。随时钟信号不断增加的为加法计数器，不断减少的为减法计数器，可增可减的叫做可逆计数器；

4按预置和清除方式来划分，有并行预置、直接预置、异步清除和同步清除等；

5按权码来分，有“8421”码。“5421”码、余“3”码等； 6按集成度来分，有单、双位计数器等等。

最常用的是前三种分类，因为这种分类可以使人一目了然，知道这个计数器到底是什么触发方式，进行什么运算，以便于设计者进行电路的设计。 同步计数器 1结构 异步计数器 加法计数器 计数器的种类 2功能 减法计数器 可逆计数器 二进制计数器 3进制 十进制计数器 N进制计数器 计数器的应用 计数器工作的最基本的原理就是对某物件进行自动计数，实现统计数据的收集。在实际生产生活中具有广泛的应用。

1在工业生产中的应用

在工业生产中，常常需要自动统计产品数量，计数器在这里有了它的用武之地，使用最多的就是数字式电子计数器。

数字式电子计数器有直观和计数准确的优点，目前已经在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的，通常分为接触式计数器和非接触式计数器两种，其中非接触式的光电计数器使用最为广泛。

光电计数器采用光电传感器构成的光电门实现对通过光电门的物体进行计数，通过实时监控能够有效地控制工业生产中生产流水线的包装数量，实现自动

化控制，节省劳动力，高效地完成任务。因为光电计数器有着无比的优越性，从而被广泛应用于工业生产中。

2在数字系统中的应用

计数器是典型的时序逻辑电路,也是数字系统中使用最多的时序逻辑电路器件。利用计数器对脉冲进行分频或计数,可以实现测量、运算、定时控制等功能。计数器在数字系统中应用广泛。如电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令；在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数； 又比如在数字仪器中对脉冲的计数等等。

计数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要的指标在于计数器的位数，常见的有3位和4位的。很显然，3位数的计数器最大可以显示到999，4位数的最大可以显示到9999。

计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。

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）。计数器还可以被用作顺序脉冲发生器。

3在交通信号控制中的应用

目前有一种计数器被广泛运用于控制交通信号灯，它就是中规模集成电路4位二进制加法计数器74LS161.它可以被利用来对脉冲进行计数，进而对交通灯进行定时控制，可以实现结构简单、稳定可靠、经济适用的定时控制功能

4在切纸机械定位控制中的应用

切纸机械是印刷和包装行业最常用的设备之一。 切纸机完成的最基本动作是把待裁切的材料送到指定位置，然后进行裁切，它控制的核心是一个单轴定位控制。实现推进定位系统是利用单片机控制的。控制的过程大致如此：当接收编码器的脉冲信号达到设定的值后，单片机系统输出信号，断开进给电机的接触器，同时电磁离合制动器的离合就分离开来，刹车开始起作用来消除推进系统的惯性，这样就能实现精确定位。由于设备的单片机控制系统使用一段时间后就容易老化，会造成定位不准确，切纸动作紊乱，不能正常生产的现象。后来，通过改良，使用PLC 的高速计数器功能结合变频器的多段速功能实现定位控制，并利用HMI（人机界面 Human Machine Interface）进行裁切参数设定和完成一些手动动作，这样就能很好地解决定位不准的问题。

5在电梯定位调速中的应用

电梯的平层信号都是依靠安装在井道中的位置传感器得到的。当楼层多时，此类信号的数量多，设备安装及维护都有一定的困难，同时这些信号又占用了很多PLC输入口。使用PLC高速计数器定位可以实现变频调速电梯。

相对普通计数器，高速计数器用于频率高于机内扫描频率的机外脉冲计数。由于计数信号频率高，计数以中断方式，计数器的启动、复位、或计数方向的变化也多使用机外信号。

电梯运行时，高速计数器在光电编码器的驱动下完成计数工作，当轿厢上升时加计数，当轿厢下降时减计数，高速成计数器的当前值即是轿厢在井道中的准确位置，这样就实现了对运行电梯的准确定位，这样定位一是实现门厅及轿厢内楼层数字指示，二是用于运行定向，三是用于确定平层制动的时刻。在每层楼上下各安排200mm轿厢当前位置批示切换区间，当轿厢到达该区间时，将轿厢当前位置数据送到层楼当前值存储单元中保存，用来作为门厅及轿厢处楼层显示数据。 但是，高速计数与普通计数相比要注意的几点：一是高速计数输入是指定的；不是所有输入点都可以；二是输入频率比较低的还是不要用高速计数；三高速计数的数据一般都是32位的；四是对应的所有高速计数频率相加不能大于PLC所允许的最大值；

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