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； counter

1 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。在工厂的生产流水线上，计数器随处可见，但一般是一种计数器只能对同一种材料的产品进行计数，比如说一个电涡流传感式的计数器就只能对导体材料的产品进行计数，若是木制材料，它就毫无办法，只能换另外的计数器了。 因此，本设计的目的就是选用合适的传感器，设计制作一台多功能计数器，使一个计数器能对多种材料的产品进行计数。

2 系统框架设计

该计数器由四个部分组成：传感器电路、信号处理电路、计数电路、译码显示电路。传感器部分包括了反射式光电传感器、霍尔传感器和电涡流传感器，它们的主要作用是获取产品信号，是整个计数系统里的首要环节。信号处理电路对传感器信号进行放大和整形处理，使其变成计数脉冲信号，然后送入计数电路进行计数。计数电路由三片CD4518组成同步加法计数器。通过译码驱动，最终由LED将计数结果显示出来。整个系统由直流稳压电源供电。

图1 系统框架图

3 系统硬件设计

3.1 传感器选择

传感器部分包括了反射式光电传感器、霍尔传感器和电涡流传感器，它们的主要作用是获取产品信号，是整个计数系统里的首要环节。利用3种传感器作为电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上分别放置一金属反射体（用于光电），磁钢（用于霍尔）和一个金属片（用于电涡流），圆盘转动一圈各个传感器均获得一个信号，利用此信号做为脉冲计数所需。

3.2 计数电路的设计

设计采用CD4518构成计数电路，利用EN端下降沿触发的特点组成N位十进制计数器。从波形分析，当输入端的计数脉冲到第10个时，电路自动复位0000状态，由于4518没有进位功能的引脚，应充分利用第6或14脚输出脉冲的下降沿，利用该脉冲和EN端相连，实现电路进位的功能，电路设计如下图2所示。

3.3 译码显示电路的设计

译码显示电路采用七段显示译码器，七段显示译码器的作用是把用 BCD 码表示的10进制数转换成能驱动数码管正常显示的段信号，以获得正确的数字显示。选用显示译码器时其输出方式必须与数码管匹配。

3.4 电源电路

本设计稳压管采用的是7805稳压管。220V交流电经过一个变压器（220V～9V）后，电压降为9V，再经过由两个二极管组成的半波整流电路后，变为直流，经过滤波电路进行滤波后，大约有16V的直流电压进入7805稳压管的输入端，7805稳压后输出5V的电压。

图3 直流稳压电源电路

4 结论

该计数器结构简单，性能稳定，克服了以往计数器计数对象单一的缺点，可对反射性材料、导电性材料和铁磁性材料三种不同材料的产品进行计数，扩大了它的计数范围。电路集成度较高，布局合理，实用性强，能长时间带电工作，计数范围0～99999，计数范围广，调试操作方便，使用安全可靠。

参考文献

[1]吴艳，马云彤，刘兆庆. LXI通用计数器的设计与实现[J]. 计算机测量与控制. 2009（02）

[2]李玉丽，徐家品，张俊霞. 利用PSoC实现频率计[J]. 成都信息工程学院学报. 2008（06）

[3]曹茂永.超声测距数字信号采集系统[J].电测与仪表，2000（8）.

[4]刘凤然.基于单片机的超声波测距系统[J].传感器世界，2001（5）.

[5]丁鹭飞，耿富录.超声原理（第三版）[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2002：25-33.

[6]张易刚，彭喜元等.CS-51单片机应用设计[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006：45-50.

作者简介：

邓磊，男，西南石油大学电气信息学院测控技术与仪器2009级学生，主要从事测控技术与仪表方面的研究工作。