电子计数

关键词： 断路器

电子计数（精选七篇）

电子计数 篇1

断路器的计数器显示并累计断路器的合闸次数,计数器的好坏是不会马上直接影响断路器的正常运行,所以计数器是否能准确计数没能引起重视,甚至坏了也不能象其他设备那样及时修理。但是随着数字化变电站的发展和智能电网的要求,智能断路器的数字准确采集是非常重要的,因为计数器不但要反映断路器的动作次数和动作情况,而且还要利用网络向上传输信息。而现在的计数器电气回路是接在合线圈的两端,计数器线圈接到来电后带动机械动作显示次数,由于机械部分经常出现卡涩故障,所以计数非常不准确。并且计数器只能计算电气合闸线圈的通电次数,机械脱扣(包括手动合闸)就无法计数。更重要的问题是跳闸回路没有安装计数器,从道理来讲有合闸就有跳闸,所以只需要计数合闸就可以知道跳闸次数,但是跳闸存在着电气跳闸和手动跳闸,由于老式的计数器无法反映监视断路器动作状态和参数,所以当发生故障跳闸时无法判断是电气控制动作还是机械脱扣。因此,原来断路器的计数器已经无法适应数字化变电站智能的运行要求。

1 国内外断路器计数器现状

(1)西门子断路器计数器。

西门子公司断路器计数器电气回路如图1所示,计数器BN的电源接在断路器本体的辅助开关S1,断路器合闸后S1触点闭合计数器动作。

(2)ABB断路器计数器。

ABB公司断路器计数器电气回路如图2所示,计数器BN并接在断路器控制合闸回路的线圈Y3,合闸时控制开关S3闭合,合闸线圈通电计数器通电动作。

(3)国产断路器计数器。

国产断路器计数器电气回路基本和图1一样也是接在断路器本体的辅助开关。

以上的计数器无法反映断路器的合闸全部情况,如图1所示的计数器动作信号是从断路器本体辅助开关接入,所以计数的是断路器本体的合闸动作次数,但是无法区别是电气控制还是机械脱扣合闸。

图2计数器的动作信号是从断路器控制合闸线圈接入,计数的是断路器合闸控制回路线圈通电的次数,无法反映机械脱扣的次数(因为合闸回路通电后,线圈或其他问题都可能引起断路器合不了闸)。

以上的计数方式给实际的检修工作带来了很大的麻烦,如:某线路高压断路器在运行中偷跳(不是故障跳闸),是属于本身机械脱扣器问题引起偷跳,还是保护误动或二次回路接地引起的误跳,由于没有完整的跳闸计数器所以很难判断出故障原因,这会耽误检修、延长送电时间。因此,必须设计一种适合实际运行需要的计数器。

2 智能型的计数器设计

2.1 合闸计数

新型的计数器如图3所示,合闸计数根据图1的接线方式,直流正电源从断路器的辅助回路常开触点S1接入微机。

根据图3的接线方式,直流正电源从断路器合闸控制开关S3(合闸线圈Y3)接入微机。微机同时监控常开触点S1和合闸控制开关S3的电压。断路器合闸时S1触点闭合,微机发出断路器本体合闸的信号。当微机接到合闸控制开关S3的电压时,发出断路器电气合闸的信号。正常合闸时微机相应显示断路器本体和电气合闸的次数、时间并保存。如果微机只收到S1的信号,说明断路器可能是手动合闸或是其他原因引起机构脱扣合闸,属于机构的问题,和控制回路没关系。如果微机只收到S3的电压,说明是断路器控制回路来电但断路器本体合不上闸,这时候应查明是正常的合闸信号,还是继电器误动或二次电缆接地故障引起,如是正常的合闸信号再进一步查明原因。

2.2 分闸计数

分闸计数如图3所示,直流正电源从断路器的辅助回路常闭触点S2接入微机,直流正电源从断路器分闸控制开关S4的电压接入微机。微机同时监控触点S2和分闸控制开关S4的电压,断路器分闸时S2触点闭合,微机发出断路器本体分闸的信号,当微机接到S4来电,发出断路器电气分闸的信号,正常分闸时微机相应显示断路器本体和电气分闸的次数、时间并保存。如果微机只收到S2的信号,说明断路器可能是手动分闸或是其他原因引起机构脱扣偷跳,属于机构的问题,和控制回路没关系。如果微机只收到分闸线圈的信号,说明是断路器分闸控制回路来电但断路器不能分闸,这时候应查明是正常的分闸信号,还是继电器误动或二次电缆接地故障引起,如是正常的分闸信号而不能分闸再进一步查明原因。

2.3 智能计数器电路设计

智能计数器原理说明如下(智能计数器电路图如图4所示):

(1)整机供电接线采用变电站220VDC的电压,因此需要将电压进行转换降低至5~12VDC后传入到89S52芯片处理。降压方式采用最简单的电阻分压方式,通过线性最好的纯电阻电路将0~240VDC转换成5~12VDC,电路中采用精密电阻和多圈精密可调电阻,避免普通电阻受温度的影响给测量带来误差。

(2)有电压信号传入则将信号传回89S52,然后结果通过DS1225Y进行计数存储并同时显示在LCD屏幕上,记录格式为当期日期+时间+回路编号。设计采用美国美信公司的DS1225Y-150,以保证在失电后,其内部存储的内容不会丢失。

(3)计数器要求能将数据回传到调度主站。因此考虑2种传输方式:第一种基于西门子TC35I的无线传输芯片,经由G S M网传回主机;第二种基于RTL8109以太网接口,通过局域网光纤接入方式传回主机。2种效果一样,可根据情况选择。总体框图如图5所示。

(4)根据目前智能变电站的要求,必须符合IEC61850的标准,标准规定在数字化变电站中必须以光纤的方式传输数据,因此决定采用基于RTL8109以太网接口通过局域网光纤接入方式作为数据传输的手段。接线图如图6所示。

(5)通过上述的设计模式,计数器能有效准确地记录下4个接点的信号源情况,用于分别判断出各种分合闸的状态。数据不仅可以通过现场装置进行回查,并且可以通过多种手段回传到主站,是一种可行的保证数据安全和准确的模式。

3 结语

公交车电子计数器的研究与设计 篇2

1 传感器

通过将光、声音和温度等能够探测和感受到的被测量按照一定的规律,转换成为电子电路处理的电信号且可以输出的器件或装置就是传感器。传感器的种类有很多,不同的传感器其接收的外来信息条件也不一样,但是其功能原理是一样的。

1.1 组成

图2描述了传感器的组成,由敏感元器件接收外部的信号,由转换元件转换成电子电路前、后门感应器的设计。

城市的公交车的上下情况一般都是前门上、后门下,如何能够感知人们上车或下车,利用体温这一特性,一般来说采用热释电红外传感器。

现在的公交车采用的都是无人售票系统,对于传感器的传感也有一定的范围,其传感器安装的范围需要认真考虑。一般来说,车门的宽度是70~80CM,这样当人们上车时,人的宽度一般有50CM左右,可以把传感器安放在门的左右两边,这样人们上车,其离传感器的距离就不会超过20CM,保证其传感的可靠性。为了更好地理解传感器,图3详细地描述了感应器的电路图。

2 计数器

在现实中,计数器的种类有很多,分别可从数字的增减、编码方式和触发器是否翻转来分类,公交车的计数器主要是记录乘客的多少,通过简单的加减就可以。目前,公交车基本上都是订做的,也就是说一辆公交车的乘载数是有严格的要求的。当车辆到站时,前、后门同时打开,前门上车,后门下车,这样可以在前门安装一个加法计数器,而在后门安装一个减法计数器。最后得到车辆上的人数,并通过显示器告知中心调度室和乘客。

2.1 前门计数器

前门计数器主要用来计算上车的人数,是一个加法计数器,在这里采用74LS160来对其进行实现。该计数器具有异步清零、同步置数和保持状态不变的功能。表1为74LS160的功能表。

由于在文中的公交车计数器的设计,假定车辆的限载人数在一百以下,所以用两块74LS160芯片就可以了。左边的芯片代表个位,右边的芯片代表的是十位,可以满足车辆人数的限制。对于两块芯片中的D0~D3这4个引脚都预置为0000。具体的连接方式如图4所示。

2.2 后门计数器

对于其后门的计数器,正好和前门的相反,采用的减法计数器,使用的芯片是74LS190,其引脚图和功能表分别如表2所示。

和前门计数器相同,左边的芯片代表的是个位,右边的芯片代表的是十位,具体的连接方式如图5所示。

开车后把前、后门计数器所得的数据相加,就得到了实际人数。可以通过8421BCD码加法器来实现,在此就不再详细进行说明。

3 数据显示和传输

3.1 数据显示

目前,对于数字的显示,最方便、性价比最高的就是采用七段数码管。可以把十进制的数据以直观的形式显示出来,操作方便。现在采用74LS48译码器和BS201A配合使用,由译码器直接将BCD代码译为数码管所接受的信号显示出来。

参照74LS48的逻辑功能表,将需要显示的数字通过芯片显示出来,其具体的连线方式如图6所示。

由于公交车上显示的人数是两位数,所以必须通过两个七段数码管才行,只要将代表个位BS201A芯片的RBO引脚和代表十位BS201A芯片的RBI引脚直接相连即可,其余的引脚连接方式不变。

3.2 数据传输

经过上述的操作之后,车辆上的人数就可以确定下来,该车的乘客可以准确把握该车的人数,但是并没有太多的实际意义,必须把车辆上人数上传至中心调度站,并由中心调度站再传至各个站点,在站点通过电子站牌显示出来,准备上车的乘客可以判断出接下来进站车辆上的人数,并对换乘的车辆进行合理的判断。同时中心调度站可以根据车辆上的人数情况,对车辆进行合理的调度,使人们的出行更加方便。

数据的传输使公交车上必须配有对应的无线收发信机、GPS卫星定位系统和报站系统。通过无线收发信机可以把车辆上的具体人数发送出去,GPS卫星定位系统可以准确地描述该车的具体位置,并判断出车辆的行驶速度,这样可进一步了解道路的通畅程度。在此基础上,还要安装有微型的控制器,为系统的进一步升级打下基础。

4 结语

针对目前社会交通的现状,针对公交车进行改进,在车上添加电子计数器,通过对公交车人数的及进了解,方便人们出行。首先设计了电子计数器的整体框架,其次分别对传感器、计数器、数据显示和传输进行详细的分析,并给出了各个器件具体的芯片连线图。计数器还可以将数据上传至互联网,通过互联网将各个路段的乘车详细地描述出来,更加方便人们的出行。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社,1989.

[2]丁镇生.传感器及传感技术应用.电子工业出版社,2003.

[3]胡宴如.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社,2000.

电子计数 篇3

PLC可编程逻辑控制器电子产品综合了当代计算机技术、自动化控制技术、通信技术以及传统的继电器控制等先进的电子技术, 从而使新型电子自动化控制产品越来越多的呈现体积小、使用灵活、结构简单、可靠性高、抗干扰能力强等诸多优点。随着我国科学技术和经济的不断发展, PLC的电子产品越来越多的在工业生产领域中得到重要应用, 其已经成为了现代工业自动化的三大支柱产业之一。

PLC电子计数器产品以微处理器为核心, 已经成为电子计算机产品、数据处理系统、各种自动化处理技术以及数字式仪表产品中不可或缺的重要部分, 并越来越广泛的得到应用。近些年来, 新型的PLC电子计数产品不断开发、创新、完善和应用, 使工业生产企业自动化程度得到了很好的提高, 并获得了重大的经济效益。本产品的设计是以某药品生产厂家的包装生产线的电子计数器为基础, 进行简单的设计, 该设计需要满足能够对完成产品的合格产品数量和问题产品数量进行分别统计并显示。

1 电子计数器产品设计

对动态的药品进行计数统计并显示是药品生产企业现代化的重要标志, 也是企业提高生产效率、获得较高生产效益的需要, 药品进行计数器具有精度高、速度快、能够实现自动测量, 并且能够对包装车间的药品进行在线计数。

1.1 设计原理

在对PLC电子计数产品控制系统的程序进行设计时, 首先要根据产品生产流水线的情况, 从前至后确定系统的输入 (I) 、输出 (O) 量, 依据I/O点数由小到大尽可能把一个系统、设备或部件的I/O信号集中以利于维护。计数器要统一编号, 不可重复使用同一编号, 以确保PLC工作运行的可靠性。

药品在包装线上传输时, 要有质检人员对药品检验并分类, 合格产品由主通道通过, 不合格产品由次通道通过, 当产品通过接近开关时便产生一个计数信号, 如图1所示。产品从主通道通过时, 接近开关1产生一个2V的脉冲信号, 产品从次通道通过时, 接近开关2产生一个2V的脉冲信号, 不论哪个接近开关产生的信号都要在光电耦合器的作用下, 通过电路送入PLC电子产品的单片机进行计数处理。

在对药品包装计数时直接以“个”为单位, 单片机显示的数字即为产品个数, 设主通道产生的脉冲信号个数为N1, 次通道产生的脉冲信号个数为N2, 则当日合格产品数x1=N1, 当日问题产品数x2=N2, 当日总产品数X=X1+X2;当月合格产品数X2=∑N2, 当月问题产品数X2=∑N2, 当月总产品数X=∑X1+∑X2。

正常显示时分别为当日合格产品的数量和当日问题产品的数量, 按键进入当月合格产品数和问题产品数的查询。系统在没有外界干扰的条件下正常显示, 一旦发现有键被按下, 即进入对该键的查询状态, 转入其对应的子程序, 如显示当月合格产品数量、问题产品数量、总产品数量等。在程序设计时为了避免操作人员失误造成的人为数据丢失, 在进行清零操作时设计为“追加确认”方式, 即如果操作人员“确定”清理则显示器全部清零, 如果操作人员认为操作失误, 则按“否”键或5s内无任何操作, 计数器自动返回正常显示状态。

1.2 程序模块化处理

对于复杂的PLC电子产品控制程序可以根据需要将其分解为几个基本程序或者对其进行模块化程序处理。对于模块化处理的单个小程序或模块可以重复被调用, 这样不但减少了编辑程序的工作量, 提高了大型PLC程序的编制效率, 同时还减少PLC电子产品的内存占用量, 提高了产品的运行速度。

PLC电子产品程序采用模块化处理是把一个复杂的目标控制程序划分成多个简单的程序, 而且每个简单的程序都有自己明确的任务目标, 这些简单的程序就是模块。在程序编写时先分别对每个模块编写和调试, 然后把各个模块组合起来, 最终完成一个总任务的完整程序。模块化程序设计具有程序调试修改容易、相对独立性强、相互连接关系简单等诸多优点而得到广泛的应用, 特别是在复杂控制产品的过程程序的编写上。

1.3 PLC控制系统的软件设计

根据电子产品的工作原理对PLC控制系统进行软件设计是PLC应用的主要任务, 也是PLC电子产品设计的最关键的部分之一。软件设计以程序的编写为具体表现形式, 优秀的软件设计以良好的设计思想为基础, 以便于工程的控制、便于工程技术人员的调试、理解、掌握以及日常系统的维护。

采用模块化处理的子程序既可以为作为某复杂组合模块结构中的一个单元程序, 也可以作为独立的小程序来控制一个简单的指令。如该药品生产厂的PLC电子计数器系统在软件程序设计时采用脉冲信号输入的方式输入。单片机将对对脉冲信号计数统计并送至四位数码管显示, 最大计数显示值为0FFFFH。

这是个简易频率计, 程序如下:

摘要：近些年来, 新型的PLC电子计数产品不断开发、创新、完善和应用, 使工业生产企业自动化程度得到了很好的提高, 并获得了重大的经济效益。本产品的设计是以某药品生产厂家的包装生产线的电子计数器为基础, 进行简单的设计, 该设计需要满足能够对完成产品的合格产品数量和问题产品数量进行分别统计并显示。

电子计数 篇4

关键词：PLC,脉冲计数,数字量输入模块,响应时间,扫描周期

0 引言

CMX6是一台国内自主研发的高性能6MHz医用电子直线加速器, 其采用了PLC作为加速器的主控制器, 用以完成加速器各种运行状态和参数信号的测量与运行过程控制, 其中包括一些重要的脉冲计数信号的测量。在医用电子直线加速器的控制设计中, 剂量信号、位置信号、速度值或流量值等过程控制变量可能是以序列脉冲信号的形式给出, 通过对这些脉冲信号的计数测量, 并配合相应的PLC程序处理对采集到的计数值进行换算, 就可以获得这些过程控制变量的测量值。

1 PLC 的脉冲计数测量方法

商用PLC产品的I/O模块配置齐全, 一般均包含有专用的脉冲信号输入模块。但一般脉冲信号输入模块的价格较高, 在对频率较低的脉冲信号进行计数时, 如果能使用数字量输入模块 ( DI模块) 代替脉冲信号计数模块来测量脉冲信号, 则可以节约硬件成本, 并精简了PLC的模块组成, 通常一个DI模块可提供多达32路甚至64路输入, 而专用脉冲计数模块则只提供至多4路输入。系统设计中需要考虑的问题是DI模块测量脉冲信号的最小脉冲宽度和最大频率范围受限, 可测信号范围取决于输入模块的响应时间和程序扫描时间等PLC性能参数和用户程序规模。我们以日本横河电气公司FA - M3系列PLC为例, 分别讨论脉冲输入模块和DI模块用于脉冲信号计数测量的实现。

2 脉冲信号输入模块

横河电气 公司的FA - M3系列PLC可选用型 号为F3XS04的脉冲信号输入模块来进行计数测量。F3XS04模块内置4路独立的16位计数器, 可同时对4路脉冲信号进行计数, 计数频率范围是0 ~ 20KHz, 要求被测信号的脉宽大于10μS[1]。

F3XS04模块独立于用户程序工作, 计数过程不需要占用CPU处理时间, 因此也不受PLC程序扫描时间的限制, 只需要通过相关指令, 写入模块的寄存器值来控制模块的工作。

PLC产品中的此类专用模块具有功能完善、性能好等特点, 用于普通的脉冲计数测量完全可以胜任, 但其劣势在于单模块的通道数量少、模块成本高。

3 采用常规 DI 模块进行脉冲计数测量

采用常规DI模块进行脉冲计数测量的原理是通过PLC的周期性程序执行循环, 精确测量与记录在测量期间DI输入信号的状态切换次数。此方法的使用必须满足一个条件:脉冲信号的宽度和脉冲间隔必须大于程序扫描周期, 也就是说可测信号的最小周期是程序扫描周期的两倍。

输入信号的上升沿和下降沿特性对测量精度也有一定影响。一个完整的脉冲信号包括脉冲宽度和脉冲间隔, 要想测量脉冲信号, 就必须完整地测量出和[2]。PLC的DI模块测量信号有一个滞后过程, 在测量脉冲信号时, 有一个上升沿和下降沿的滞后时间。

因此, 需要考虑DI模块的响应速度对测量的影响, 其原理如图1所示, 和是DI模块对脉冲信号的滞后时间。由于存在滞后, 要完整测量脉冲信号必须满足以下条件:

(1) 脉冲宽度;

(2) 脉冲周期;

(3) 脉冲间隔。

对于我们所采用的横河电气公司的FA - M3系列PLC产品, 其常规DI模块的输 入信号响 应时间在 分0μS、62. 5μS、250μS、1ms、16ms五档可调, 当响应时间设定在0μS时, 输入信号的采样滞后时间相对于PLC程序毫秒级的扫描时长来说可忽略不计, 即T1、T3远小于被测信号的脉宽和周期, 此时对可测脉冲计数信号的脉宽 /频率限制只需要考虑程序的扫描周期。

PLC的运行程序采用循环扫描的工作方式, 系统工作任务及应用程序都是以循环扫描的方式完成。PLC周而复始地执行一系列任务, 这些任务每次自始至终地执行一遍, CPU就经历了一个扫描周期, 通常在一个扫描周期内, 执行指令的时间占了绝大部分, 因此, 扫描周期的长短主要取于程序的长短, 即用户程序完成的时间。由于每一个扫描周期只进行一次I/O刷新, 因此PLC系统存在输入、输出滞后, 但对于脉冲计数测量来说, 滞后不影响测量精度。

综上所述, 为了使脉冲信号能够响应到I/O映像寄存器中并被程序采集到每一次信号状态变换, 必须保证脉冲信号发生变化后的保持时间大于PLC扫描周期, 也就是脉冲的宽度和脉冲间隔时间必须大于一个扫描周期, 即可测信号最小周期为程序扫描周期的2倍。

若选用横河FA - M3系列的F3SP71作为CPU, 对于一套包含4个32点DI模块和4个32点DO模块、执行程序为60K步的LD和OUT指令组成的PLC系统, 其典型的扫描时间为0. 3ms[3], 其可测的脉冲计数信号的最小周期为0. 6ms, 可推算得该PLC系统可测量频率低于1. 667KHz的脉冲信号。

4 采用高速 DI 模块进行脉冲计数测量

以上分析的是常规DI模块测量脉冲计数信号的情况。实际的脉冲信号很可能不是占空比50% 的方波信号, 更常见的脉冲信号是脉冲宽度较窄、周期较长的低占空比信号 ( 高占空比信号可通过反相器转换) , 此时若采用常规DI模块进行脉冲计数测量, 则因受限于脉冲宽度必须大于程序扫描周期的特性, 可测信号范围大大缩小。

对于此类窄脉冲信号, 我们可采用带采样保持的高速DI模块进行脉冲计数测量。如FA - M3系列中的F3XH04高速DI模块, 可捕捉最小50μS脉宽的输入信号。采用F3XH04进行脉冲计数测量, 程序处理还可选择中断的方式, 此刻对输入信号的限制是其信号周期必须大于0. 5ms, 也就是说中断方式可以测量频率低于2KHz的脉冲信号。由于过于频繁的中断可能会影响主程序的处理, 所以在实际应用设计中, 还需要考虑这个因素, 来确定实际可测量的脉冲输入信号的最高频率[4]。

5 总结

通过上述分析可知, FA - M3系列PLC的专用脉冲输入模块和DI模块均可用于脉冲信号的计数测量, 对于采用高速DI模块的方案在软件处理上还有循环扫描处理和中断处理两种不同的选择, 在具体的应用设计中可根据信号的特性选择测量方案。脉冲信号计数模块内置硬件计数器, 工作不受PLC扫描过程的影响, 可计数较高频率的脉冲信号, 其缺点是模块价格高、单模块通道数量少。DI模块受PLC系统扫描时间和模块性能参数的限制, 对待测脉冲信号的频率和脉冲宽度都有要求, 不能做到像脉冲计数模块那样可以测量高频率的脉冲, 但DI模块成本低、集成度高, 在频率要求不高的情况下, 可优先考虑采用。本文讨论的具体参数结果针对FA - M3系列PLC, 但这些原理分析与方法基于常见的PLC硬件基础, 因此可推广至其他PLC产品的应用设计中。

参考文献

[1]Pulse Input Module.Instruction Manual of FA-M3.Yokogawa Electric Corporation.

[2]李璐.DI模块测量脉冲信号的理论研究及其应用实例[J].自动化仪表, 2007, 28 (10) :65-67.

[3]Sequence CPU Instruction Manual–Functions (for F3SP71-4N/4S, F3SP76-7N/7S) .User’s Manual of FA-M3.Yokogawa Electric Corporation.

电子计数 篇5

关键词：集成计数器,功能表,任意进制,连线图

除二进制和十进制计数器之外, 在日常生活和现代数字系统中, 往往还需要其他不同进制的计数器, 如五、十二、二十四、六十进制等, 我们称之为任意 (N) 进制计数器。对于任意 (N) 进制计数器, 需选择现有的一些集成计数器芯片, 通过对其外部引线进行不同的连接方式来实现。但在实际连线过程中往往会遇到一些问题造成连线错误, 因此, 不能实现任意 (N) 进制计数器。笔者在教学过程中总结出一些经验与大家进行探讨。

一集成计数器的引脚与功能

集成计数器的型号较多, 主要分为异步计数器 (主要型号有290、292、293、390、393等) 和同步计数器 (主要型号有160/161、162/163、190/191、192/193、4510等) , 尽管各型号存在差异, 但使用方法基本相同, 本文主要以异步计数器74LS 290和同步计数器74LS 160/161为例加以说明。

1. 集成二、五、十进制异步计数器 (74LS 290)

74LS 290的外部引线:S9 (1) 、S9 (2) 为直接置“9”端, R0 (1) 、R0 (2) 为直接置“0”端;CP0、CP1为计数脉冲输入端, Q3Q2Q1Q0为输出端, NC表示空脚, GND表示接地, VCC为电源端。

2. 集成同步四位计数器 (74LS 160/161)

74LS 160/161的外引线:RD为异步清零端, LD为同步置数端, EP、ET为计数控制端, CP为计数脉冲输入端, D3~D0为并行数据输入端, Q3~Q0为数据输出端, RCO为进位端。 (其中74LS 160是十进制计数器, 74LS 161是十六进制计数器) 。

二明确计数器的连线思路

计数器是对输入的时钟脉冲CP的个数进行统计功能的时序逻辑电路, 它主要是由触发器组合构成。计数器的进制方式是通过其时序逻辑电路的有效状态数来表示的。由集成计数器构成任意进制计数器的思路就是通过改变它的有效状态数来实现的。

三计数器连线的具体方法

1. 利用置0功能构成任意 (N) 进制计数器

计数器的有效状态从0000开始, 到某一状态结束。如七进制计数器为0110, 共有七个有效状态, 当达到0110状态时, 计数器的状态将返回到初始态0000。若没有采取其他措施, 计数器在0110状态时会迅速复位到0000。显然, 0110是一个极短的过渡状态 (约10ns左右) , 即刚到0110状态时就会迅速清零, 所以其实际的计数状态为0000~0101六个有效状态, 这就成了六进制计数器。为防止此类情况发生, 一是采用从0000~0111状态法;二是利用基本RS触发器, 把反馈复位脉冲进行锁存, 保证脉冲有足够的作用时间, 直到下一个计数脉冲到来时复位信号才消失, 重新开始计数。其方法如下:

(1) 不采用基本RS触发器时:先写出N进制的状态SN的二进制代码, 再写出反馈归零函数, 最后, 根据反馈归零函数进行连线画图。

(2) 采用基本RS触发器时, 先写出N进制的状态SN-1的二进制代码, 再写出反馈归零函数, 最后, 进行连线画图。

说明:当N大于集成计数器的进制时可采用级联法。级联是指两片及两片以上的进位连接。

2. 利用同步置数功能构成任意 (N) 进制计数器

第一, 计数器的有效状态从0000开始, 在输入第N个计数脉冲CP时, 使D3~D0端输入的数据 (初始状态0000) 被置入计数器, 从而使电路返回到初始状态, 实现N进制计数器。其方法是:先写出N进制的状态SN-1的二进制代码;再写出反馈置数函数, 即根据SN-1写出置数控制端LD的逻辑表达式;最后, 根据反馈置数函数画连线图。

第二, 计数器的有效状态从某一状态n开始, 在输入第N个计数脉冲CP时, 使D3~D0端输入的数据 (开始状态) 被置入计数器, 从而使电路返回到初始状态, 实现N进制计数器。其方法是:先写出N进制的状态SN-1+n的二进制代码, 再写出反馈置数函数, 即根据SN-1+n写出置数控制端LD的逻辑表达式, 最后, 根据反馈置数函数画连线图。

3. 利用进位输出端置数功能构成N进制计数器

当集成计数器到达最大有效状态时, 其进位输出端RCO的输出由0变为1来控制置数控制端LD, 使数据D3D2D1D0预置最小初始计数有效状态。其方法是:先根据集成计数器的进制与要构成进制计数器的进制写出其最小初始计数的有效状态编码;再预置数据D3D2D1D0为最小初始计数的有效状态编码;然后写出反馈置数函数:LD=RCO;最后画连线画图。根据反馈置数函数画连线图。

四结束语

通过对集成计数器外引线进行连线构成任意 (N) 进制计数器时, 首先应掌握集成计数器各外引线的功能及进制形式, 再确定任意 (N) 进制计数器的有效状态数 (当N大于集成计数器的进制数时, 应采用级联方式) ;然后, 利用置零功能、同步置数功能、进位输出端置数功能等方法写出反馈归零 (或置数) 函数;最后, 根据反馈归零 (或置数) 函数画出外引线连线图, 便可实现任意 (N) 进制计数器。

参考文献

[1]杨志忠.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社, 2010[1]杨志忠.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社, 2010

[2]李妍.数字电子技术[M].大连:大连理工大学出版社, 2011[2]李妍.数字电子技术[M].大连:大连理工大学出版社, 2011

[3]常桂兰等.数字电子技术[M].北京:中国铁道出版社, 2005[3]常桂兰等.数字电子技术[M].北京:中国铁道出版社, 2005

《计数原理》教学随感 篇6

一、教学新分析

1. 从学生的角度

( 1) 学生的认知基础

学生在初中已经学习过用列举或树状图来解决简单的计数问题, 对于分类与分步思想, 学生也不乏认知基础, 但对今天所要学习的知识在原有的认识体系中却是自发的, 模糊的, 感性的, 从而也是肤浅的.

( 2) 学生的学习障碍

分类用加法, 分步用乘法, 从字面上学生是容易理解的. 但是学生学完本节内容后普遍感到听起来容易但做起来难, 究其原因, 很大程度是学生没能完全理解两个原理所致. 应该说加法和乘法在小学就会, 那么在中学再学它与以往有什么不同? 学生往往在判断是分类还是分步去完成一件事会有一定的障碍, 这是最棘手的问题, 也是本节内容的难点.

2. 从内容的角度

返璞归真的看两个计数原理, 实际上是加法运算与乘法运算的推广, 是解决计数问题的理论基础. 在高中阶段, 本节内容相对独立, 自成体系, 但其思维方法新颖, 独特, 将计数问题与分类和分步思想结合, 与学生以往所学的数学知识有很大区别.

3. 从教学的角度

对于这节课, 大多数老师会将其上成如何进行计数的习题训练课, 这是不对的. 这是思维过程的学习, 就必须了解清楚思维是如何进行的, 如何在原有知识基础上建构自己新的认识, 在过程中应该由浅入深, 螺旋上升. 学生一般只会说结果, 而对其思维过程, 往往不会叙述, 这就需要教师引导, 帮助学生理顺思维过程.

二、教学新设计

1. 设计趣味活动, 激活基本体验

教师: 我们的教学楼每层楼有几个楼梯口? 小明从一楼到二楼, 有几个选择? 一楼到三楼, 四楼呢?

学生: 到二楼两个选择, 到三楼则可以利用树状图, 两个选择下分别又有两个选择, 所以有四个选择, 到四楼有八个选择.

教师: 在刚才的第一问中, 我们要完成什么事? 怎样去完成?

从一楼到二楼: 一步到位, 直接完成.

在第二问中, 我们要完成什么事? 又怎样完成? ( 先到二楼, 再到三楼, ……)

从一楼到六楼: 不能直接完成, 需要分步完成.

第一步: 从一到二楼; 第二步: 从二到三楼; 第三步: 从三到四楼; 第四步: 从四到五楼; 第五步: 从五到六楼.

比较两件事的过程, 你能发现它们的不同之处吗?

完成一件事: 一步到位, 直接完成; 不能直接完成, 需要分步完成.

教学随感: 选择学生身边的素材作为新课引入的实例, 更能引起学生的共鸣, 利用这个熟悉的问题情境就可以迅速激发学生学习的积极性, 让学生在强烈的驱动力下去探究.

2. 借助案例分析, 完成理性认识

教师: 小红外出郊游, 需要搭配衣服. 现在小红有1 件牛仔上衣, 2 件毛衣上衣, 2 件衬衫上衣, 小红要先选择一件上衣, 有几种选择? 小红还有3 条裤子, 假如选完上衣还要选择一条裤子, 请问小红总共可以搭配出几套? ( 上衣+ 裤子为一套) 再比如小红还有2 双鞋子, 请问上衣+ 裤子+ 鞋子, 总共可以搭配出几套?

学生: 1 + 2 + 2 = 5; 5 + 5 + 5 = 15, 3 + 3 + 3 + 3 + 3 = 15;不知道.

教师: 只选上衣, 可以选牛仔, 选毛衣, 选衬衫, 都直接完成. 在我们的选法中, 从衣服的材质来讲, 预先已经分好, 不管选哪一类, 都可以算完成选择上衣这件事情. 选上衣和裤子, 不能直接完成, 需分两步. 第一步, 选上衣, 第二步选裤子, 则上衣1 配一裤有3 种选择, 共5 件上衣, 则3 + 3 + 3+ 3 + 3 = 15 ( 树状图得出) . 也可以第一步, 选裤子, 第二步选上衣, 则裤子1 配一上衣有5 种选择, 共3 条裤子, 则5 +5 + 5 = 15 ( 树状图得出) . 当有鞋子的时候, 怎么办? 还可不可以用树状图? 可以. 那么当树状图画出的时候, 该怎么计数呢?

教学感悟: 考察案例, 分清层次, 先易后难, 逐步解决.从一步到两步, 再到三步, 从一步中渗透分类思想和加法原理, 到两步中的树状图方法, 再到三步乃至多步中的分步思想和乘法原理. 在完成的过程中, 我们还发现, 能直接完成的往往也可以按某一标准分类去完成; 不能直接完成的则需要分步去完成. 什么时候可分类完成, 什么时候需分步完成呢?

3. 启迪自主探究, 实现初步应用

一个口袋里有2 封信, 另一个口袋里有3 封信, 各封信内容均不相同.

(1) 从两个口袋里, 各取1封, 有多少种不同取法?

(2) 从两个口袋里, 任取1封, 有多少种不同取法?

( 3) 把这两个口袋里的5 封, 分别投入6 个邮筒, 有多少种不同放法?

( 4) 把这两个口袋里的5 封, 分别投入6 个邮筒 ( 每个邮筒最多放一封信) , 有多少种不同放法?

水泥包装计数系统改造 篇7

我公司原有水泥包装计数系统采用单独的计数控制仪表控制。此种控制方式，不易于管理且发货人员的劳动强度大，另外也不利于进行查询等操作，针对以上问题，我们对水泥包装计数系统进行了改造。

2 控制要求

能够对整个水泥包装计数系统进行全面监控，了解装车的实时状态，能够远程控制发货系统，并提高发货精度，同时能够对所发货物进行查询操作。

根据以上控制要求，我们选用了S7-200PLC为主控元件，上位机监控采用力控6.0做为监控软件。

3 改造过程

3.1 硬件部分

将选用的对射型传感器装在装车机的合适位置上，用于检测实际的装车袋数。电动闸板阀安装于主皮带至装车机皮带的入口处，用于在达到实际的装车袋数后停止装车。如图1所示。

3.2 软件部分

(1)上位机的监控部分由力控完成，主要包括装车监控、工艺流程、历史查询、历史报警等几个画面。装车监控画面为主画面，包括车道编号、水泥型号、票号、预装量、装车量、装车状态、瞬时袋数、复位操作按钮、闸板操作按钮、皮带操作按钮等。工艺流程画面主要用于显示现场工艺，也可显示实时数据。历史查询画面主要用于历史数据的查询，可以选择按日期查询、车道查询等信息，并可以打印输出。历史报警画面主要用于提示操作人员注意即将装满的车道，此时操作人员必须对报警进行确认，才可进行其它操作。

(2) S7-200编程部分是整个控制系统的重要部分，它决定了计数精度的高低。控制流程如图2所示。

此控制流程较为简洁，并考虑了装车过程中的连包情况，确保了计量的准确性。另外，在皮带机前后移动的过程中，可能会出现一包水泥多次通过计数器从而造成虚报的情况，对此我们在硬件的电气回路中对前后调车和装车皮带机的运行进行了联锁设计，有效地避免了虚报的出现。

4 改造后的运行情况