一种基于单片机的计数器研制

摘 要：本文单片机计数器以单片机和各种元器件为基础，设计电路硬件系统。计数器可以实现信号的获取、信号的转换处理、信号的记录及显示功能。借助Keil 软件实现对C语言的编译以适用单片机的运行环境，使用protel绘制电路原理图及PCB印刷电路板。最终，将硬件电路与软件程序结合以达到计数的目标，设计出一款具有七位数计数能力和自带检测功能的计数器。

关键词：单片机；计数器

随着计数器应用越来越多，计数器有同步计数器、异步计数器、加法计数器、减法计数器以及不同进制的计数器等[1， 2]。计数器的身影早已出现在了各行各业中，如物流、工程测量、航空、电力、采矿、仪表、自动化控制、包装、机械加工、冶金、制药、机械、军工、石化、运输计数、人流计数等[3， 4]。

基于国内外研究分析，本次设计是用单片机、LCD显示器、控制按键为元件来设计的计算器，主要实现计数信号的采集，分析及输出显示功能，最终设计目标是系统本身要有抗干扰能力、一定的稳定性并能精确计数，能够正确显示、能进行自测以及具有通用性。

1 电路设计

1）方案设计。

stm32系列的单片机则是高性能的单片机，运行内存比较大，能够适应较复杂环境使用，所以选用stm32系列单片机进行设计。对于单片机计数器系统的设计需要分为几大模块，整个系统包括作为运算核心的单片机芯片、按键输入模块、脉冲信号模块、晶振电路模块、显示模块以及外部电路集成，如图1所示。

2）整体电路方案。

计数器以单片机为整个系统核心，需要晶振电路、电源电路、复位电路、显示电路等。由单片机芯片、脉冲电路、复位电路以及芯片外围集成电路组成PCU电路，而由LCD顯示器与PWM调光电路组成液晶显示模块，如图3所示。最后，电源系统是单片机系统中最重要的模块之一，如图4所示。

2 软件结构设计

计数器的研制基于模块化的思想，如图5所示，整个单片机系统分为一个主程序调动各个子程。

3 硬件设计

在PCB界面添加材料封装，调整尺寸、边框等，将元件布置好，如图6所示。焊接PCB电路板，将各个原部件焊接在电路板上，组成计数器系统，如图7所示。

安装计数器系统后，对系统进行调节。光电编码器顺时针旋转，CNT1通道信号提前，试验结果为通道记录55个脉冲，通道2记录54个脉冲，如图8所示。光电编码器逆时针旋转，CNT2通道信号提前，试验结果为通道1记录75个脉冲，通道2记录76个脉冲，如图9所示。最终，系统调试显示测试成功。

4 结论

基于单片机设计计数器，计数器系统主要由单片机芯片、按键输入模块、脉冲信号模块、晶振电路模块、显示模块以及外部电路集成。单片机计数器硬件电路为基础，结合软件程序达到计数的目标。使用protel绘制电路原理图和PCB图，并进行分析、修改。采用计算机c语言对预先设计的单片机运行规则进行编程，在IAR环境中对c程序进行编译，并下载到IAR仿真器中完成仿真。最终，设计出一款具有七位数计数能力和自带检测功能的计数器。

参考文献：

[1]徐玮，沈建良，等. AVR单片机快速入门.北京：机械工业出版社，2011.

[2]张祥雪，张立.单光子计数器的校验方法研究.光学技术，2007，33（4）：561563.

[3]沈建良，贾玉坤，等.STM32F10X系列ARM微控制器入门与提高.北京：北京航空航天大学出版社，2013.

[4]杨之廉，许军.集成电路导论.北京：清华大学出版社，2012.