脈沖計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與分析詳解

　　脈沖計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)介

　　計(jì)數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中用得較多的基本邏輯器件。計(jì)數(shù)器采用全自動(dòng)貼片封裝工藝，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并具有多種輸出功能和控制功能，多種計(jì)數(shù)模式，廣泛運(yùn)用于電力、石化、冶金、輕工、制藥、航空等諸多領(lǐng)域。

　　技術(shù)參數(shù)

　　1、 水表脈沖一般為干簧管信號(hào)，水表計(jì)數(shù)要防止抖動(dòng)、不丟脈沖。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，脈沖計(jì)數(shù)的優(yōu)先級(jí)要大于其他程序的優(yōu)先級(jí)。水表脈沖計(jì)數(shù)自動(dòng)保存在模塊內(nèi)的存儲(chǔ)器里。

　　2、 水表計(jì)數(shù)模塊具有RS485自由通訊協(xié)議功能或者M(jìn)odBus協(xié)議通訊功能，自由通訊協(xié)議應(yīng)該簡(jiǎn)單明了，容易應(yīng)用。

　　3、 水表計(jì)數(shù)模塊供電電源分外部供電和電池供電，并且電路板上要有容量大一點(diǎn)的電容。外部供電為DC24V，當(dāng)用外部供電時(shí)，電池停止供電；當(dāng)外部供電中斷時(shí)，電池供電，當(dāng)外部供電和電池供電都中斷后，電容供電。當(dāng)外部供電或者電池供電中斷后，要有報(bào)警信號(hào)輸出。電池選用市場(chǎng)上的通用電池。

　　4、 計(jì)算機(jī)根據(jù)RS485通訊協(xié)議或者M(jìn)odBus通訊協(xié)議能對(duì)模塊的地址進(jìn)行更改、對(duì)模塊里的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。并能讀出模塊的地址、計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息等。

　　5、 水表模塊的封裝應(yīng)防水、防潮、放靜電、防凍、防高溫，易于安裝、拆卸和維護(hù)。

　　6、 所有接線端子要至少能接0.5m2 線徑的RVV或BVR電纜。

　　用處

　　脈沖計(jì)數(shù)器當(dāng)前應(yīng)用范圍主要有電表、水表、煤氣表以及光電等等；下面就依水表計(jì)數(shù)模塊簡(jiǎn)要講述一下計(jì)數(shù)器的基本功能、操作方法及其技術(shù)參數(shù)等。

　　1、 水表脈沖自動(dòng)計(jì)數(shù)功能。通訊時(shí)不妨礙計(jì)數(shù)；

　　2、 具有RS485自由協(xié)議或ModBus協(xié)議通訊功能；

　　3、 斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)功能；

　　4、 通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)模塊內(nèi)的地址、數(shù)據(jù)寫(xiě)功能和數(shù)據(jù)讀功能；

　　5、 故障診斷輸出功能；

　　6、 水表模塊一般安裝在現(xiàn)場(chǎng)，需要防水、防潮、防凍、防高溫。具有抗干擾能力；

　　脈沖計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)與分析

　　總體框圖及模塊設(shè)計(jì)

　　NE555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)→ 施密特觸發(fā)器整形→ 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) → 數(shù)字信號(hào)譯碼 → 數(shù)碼管顯示

　　CC40106由六個(gè)斯密特觸發(fā)器電路組成。每個(gè)電路均為在兩輸入端具有斯密 特觸發(fā)器功能的反相器。觸發(fā)器在信號(hào)的上升和下降沿的不同點(diǎn)開(kāi)、關(guān)。上升電壓（V T+）和下降電壓（V T-）之差定義為滯后電壓。

　　切換時(shí)間波形：

　　74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器

　　74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器

　　管腳圖介紹：

　　時(shí)鐘CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0~P3

　　清零/MR

　　使能CEP，CET 置數(shù)PE

　　數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3

　　以及進(jìn)位輸出TC. （TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET）

　　從74LS161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時(shí)，在CP信號(hào)上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS161還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器

　　74LS47譯碼器原理：

　　譯碼為編碼的逆過(guò)程。它將編碼時(shí)賦予代碼的含義“翻譯”過(guò)來(lái)。實(shí)現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。74LS47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用，表2列出了74LS47的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。

　　總體電路設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)測(cè)試，抗干擾及注意細(xì)節(jié)

　　1、NE555集成芯片三腳輸出波形需整形

　　2、電阻電容用精密電阻電容為了提高穩(wěn)定性和精度

　　3、波形整形用廉價(jià)的施密特觸發(fā)器

　　脈沖計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)結(jié)果分析論證

　　硬件調(diào)試

　　第一步：檢查電路中各個(gè)元件是否接的可靠、大小是否合理，特別是NE555必須接正確

　　第二步：在一切都正常的情況下，給電路上電，此時(shí)立即觸摸NE555是否發(fā)燙，若發(fā)燙應(yīng)立即斷電

　　第三步：若NE555沒(méi)有發(fā)燙，則說(shuō)明NE555工作正常，這時(shí)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試 。

　　第四步：通過(guò)示波器觀察NE555輸出的方波信號(hào)，觀察方波的失真情況。

　　第五步：失真的波形通過(guò)施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形，整形后的波形是沒(méi)有失真方波。

　　第六步：通過(guò)示波器觀察波形的幅值大小

　　第七步：通過(guò)示波器觀察波形的周期，計(jì)算出波形的頻率

　　第八步：通過(guò)數(shù)碼管觀察顯示數(shù)字

　　第九步：統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　第十步：斷電

　　結(jié)果分析得出結(jié)論

　　該電路產(chǎn)生一個(gè)方波，不過(guò)由于電子元器件的差別和電路硬件的原因，產(chǎn)生的這些波形和理論有些差距。

　　本次設(shè)計(jì)就是一種數(shù)字與模擬混合型的中規(guī)模集成電路555，外加電阻、電容等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器。將原理圖讀懂，在元器件的選擇上要合理，焊接時(shí)細(xì)心不要焊錯(cuò)或者虛焊的情況，就能將產(chǎn)品做好。