脉冲计数器的设计与分析详解

　　脉冲计数器简介

　　计数器是数字系统中用得较多的基本逻辑器件。计数器采用全自动贴片封装工艺，具有很强的抗干扰能力，并具有多种输出功能和控制功能，多种计数模式，广泛运用于电力、石化、冶金、轻工、制药、航空等诸多领域。

　　技术参数

　　1、 水表脉冲一般为干簧管信号，水表计数要防止抖动、不丢脉冲。在程序设计时，脉冲计数的优先级要大于其他程序的优先级。水表脉冲计数自动保存在模块内的存储器里。

　　2、 水表计数模块具有RS485自由通讯协议功能或者ModBus协议通讯功能，自由通讯协议应该简单明了，容易应用。

　　3、 水表计数模块供电电源分外部供电和电池供电，并且电路板上要有容量大一点的电容。外部供电为DC24V，当用外部供电时，电池停止供电；当外部供电中断时，电池供电，当外部供电和电池供电都中断后，电容供电。当外部供电或者电池供电中断后，要有报警信号输出。电池选用市场上的通用电池。

　　4、 计算机根据RS485通讯协议或者ModBus通讯协议能对模块的地址进行更改、对模块里的数据进行设置。并能读出模块的地址、计数数据、报警信息等。

　　5、 水表模块的封装应防水、防潮、放静电、防冻、防高温，易于安装、拆卸和维护。

　　6、 所有接线端子要至少能接0.5m2 线径的RVV或BVR电缆。

　　用处

　　脉冲计数器当前应用范围主要有电表、水表、煤气表以及光电等等；下面就依水表计数模块简要讲述一下计数器的基本功能、操作方法及其技术参数等。

　　1、 水表脉冲自动计数功能。通讯时不妨碍计数；

　　2、 具有RS485自由协议或ModBus协议通讯功能；

　　3、 断电保持数据功能；

　　4、 通过计算机软件对模块内的地址、数据写功能和数据读功能；

　　5、 故障诊断输出功能；

　　6、 水表模块一般安装在现场，需要防水、防潮、防冻、防高温。具有抗干扰能力；

　　脉冲计数器设计与分析

　　总体框图及模块设计

　　NE555定时器产生脉冲信号→ 施密特触发器整形→ 计数器计数 → 数字信号译码 → 数码管显示

　　CC40106由六个斯密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密 特触发器功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压（V T+）和下降电压（V T-）之差定义为滞后电压。

　　切换时间波形：

　　74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器

　　74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器

　　管脚图介绍：

　　时钟CP和四个数据输入端P0~P3

　　清零/MR

　　使能CEP，CET 置数PE

　　数据输出端Q0~Q3

　　以及进位输出TC. （TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET）

　　从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器

　　74LS47译码器原理：

　　译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器，它在这里与数码管配合使用，表2列出了74LS47的真值表，表示出了它与数码管之间的关系。

　　总体电路设计

　　系统测试，抗干扰及注意细节

　　1、NE555集成芯片三脚输出波形需整形

　　2、电阻电容用精密电阻电容为了提高稳定性和精度

　　3、波形整形用廉价的施密特触发器

　　脉冲计数器设计结果分析论证

　　硬件调试

　　第一步：检查电路中各个元件是否接的可靠、大小是否合理，特别是NE555必须接正确

　　第二步：在一切都正常的情况下，给电路上电，此时立即触摸NE555是否发烫，若发烫应立即断电

　　第三步：若NE555没有发烫，则说明NE555工作正常，这时开始实验数据测试 。

　　第四步：通过示波器观察NE555输出的方波信号，观察方波的失真情况。

　　第五步：失真的波形通过施密特触发器进行整形，整形后的波形是没有失真方波。

　　第六步：通过示波器观察波形的幅值大小

　　第七步：通过示波器观察波形的周期，计算出波形的频率

　　第八步：通过数码管观察显示数字

　　第九步：统计实验数据

　　第十步：断电

　　结果分析得出结论

　　该电路产生一个方波，不过由于电子元器件的差别和电路硬件的原因，产生的这些波形和理论有些差距。

　　本次设计就是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路555，外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器。将原理图读懂，在元器件的选择上要合理，焊接时细心不要焊错或者虚焊的情况，就能将产品做好。