数字量输入输出-定时计数器
单片机实验报告
单片机实验报告学院：姓名：学号：指导老师：目录第一章实验内容、目的及要求 (2)一、内容 (2)二、目的及要求 (3)第二章实验 (3)实验一数字量输入输出实验 (3)实验二定时器/计数器实验 (4)实验三Ａ/Ｄ、Ｄ/Ａ转换实验 (11)实验四串行通信设计 (20)第三章实验体会 (28)第一章实验内容、目的及要求一、内容实验一数字量输入输出实验阅读、验证C语言程序功能。
使用汇编语言编程，完成实验指导书之“3.1 数字量输入输出实验”基本实验项目。
实验二定时器/计数器实验阅读、验证C语言程序功能。
使用汇编语言编程，完成实验指导书之“3.3 定时/计数器实验”基本实验项目。
提高部分：定时器控制LED灯由单片机内部定时器1，按方式1工作，即作为16位定时器使用每0.05秒钟T1溢出中断一次。
P1口的P1.0-P1.7分别接八个发光二极管。
编写程序模拟时序控制装置。
开机后第一秒钟L1，L3亮，第二秒钟L2，L4亮，第三秒钟L5，L7亮，第四秒钟L6，L8亮，第五秒钟L1，L3，L5，L7亮，第六秒钟L2，L4，L6，L8亮，第七秒钟八个LED灯全亮，第八秒钟全灭，以后又从头开始，L1，L3亮，然后L2，L4亮……一直循环下去。
实验三Ａ/Ｄ、Ｄ/Ａ转换实验阅读、验证C语言程序功能。
使用汇编语言编程，完成实验指导书之“4.3 A/D转换实验”项目（P64）和“4.4 D/A转换实验”项目。
提高部分：（要求：Proteus环境下完成）小键盘给定（并显示工作状态），选择信号源输出波形类型（D/A 转换方式），经过A/D采样后，将采样数据用LED灯，显示当前模拟信号值大小及变化状态。
实验四串行通讯实验阅读、调试C语言程序功能。
使用汇编语言编程，完成实验指导书之“3.7 串口通讯实验”项目。
（要求：实验仪器上完成）提高部分：（要求：Proteus环境下完成）利用单片机实验系统，实现与PC机通讯。
功能要求：将从实验系统键盘上键入的数字，字母显示到PC机显示器上，将PC机键盘输入的字符（0-F）显示到单片机实验系统的数码管上。
SIEMENS S7-200 可编程序控制器 说明书
CPU 222
CPU 224
CPU 224XP
CPU 226
概述
特点
质量、安全、特性 结构 • SIMATIC 的最新获奖的牢固 • 国际标准： SIMATIC CPU 22X • 数据安全性 紧凑的塑料外壳 系 列 符 合 VDE ， UL ， CSA 在内部 EEPROM 储存用户 • 易于接线，操作员控制及显 和 FM 标准和船籍社船用电 原程序和预设值。另外，在 示元件带前面罩保护 器认证。 一个较长时间段（典型 190 • 通过安装孔或标准 DIN 导轨 在生产过程中使用的质量保 小时） ，所有中间数据可以 可以垂直或水平地安装在机 证体系已取得 ISO 9001 认 通过一个超级电容器保持， 柜上。 证。 如果选配电池模块可以确保 • 端子排作为固定的接线配件 停电后中间数据能保存 200 （选用） 天（典型值） 。 内 部 集 成 的 PPI 接 口 为 SIMATIC S7-200 的用户提供 了强大的通讯功能。 PPI 接口物理特性为 RS485， 可在三种方式下工作： 一、PPI 方式 PPI 通讯协议是西门子专 为 S7-200 系列 PLC 开发 的一个通讯协议。可通过 普通的两芯屏蔽双绞电缆 进行联网。波特率为 9.6kbit/s ， 19.2kbit/s 和 187 .5kbit/s。 S7-200 系列 CPU 上集成的编程口同时 就是 PPI 通讯联网接口。 利用 PPI 通讯协议进行通 讯非常简单方便，只用 NETR 和 NETW 两条语句 即可进行数据信号的传 递，不需额外再配置模块 或软件。 PPI 通讯网络是 一个令牌传递网，在不加 中继器的情况下，最多可 以由 31 个 S7-200 系列 PLC ， TD200 ， OP/TP 面 板或上位机（插 MPI 卡） 为站点，构成 PPI 网。
80c51单片机定时器计数器工作原理
80c51单片机定时器计数器工作原理80C51单片机是一种常用的微控制器，其定时器/计数器（Timer/Counter）是实现定时和计数功能的重要组件。
以下简要介绍80C51单片机定时器/计数器的工作原理：1. 结构：定时器/计数器由一个16位的加法器构成，可以自动加0xFFFF（即65535）。
定时器/计数器的输入时钟可以来自系统时钟或外部时钟源。
2. 工作模式：定时模式：当定时器/计数器的输入时钟源驱动加法器不断计数时，可以在达到一定时间后产生中断或产生其他操作。
计数模式：当外部事件（如电平变化）发生时，定时器/计数器的输入引脚可以接收信号，使加法器产生一个增量，从而计数外部事件发生的次数。
3. 定时常数：在定时模式下，定时常数（即定时时间）由预分频器和定时器/计数器的初值共同决定。
例如，如果预分频器设置为1，定时器/计数器的初值为X，那么实际的定时时间 = (65535 - X) 预分频系数输入时钟周期。
在计数模式下，定时常数由外部事件发生的时间间隔决定。
4. 溢出和中断：当加法器达到65535（即0xFFFF）时，会产生溢出，并触发中断或其他操作。
中断处理程序可以用于执行特定的任务或重置定时器/计数器的值。
5. 控制寄存器：定时器/计数器的操作可以通过设置相关的控制寄存器来控制，如启动/停止定时器、设置预分频系数等。
6. 应用：定时器/计数器在许多应用中都很有用，如时间延迟、频率测量、事件计数等。
为了充分利用80C51单片机的定时器/计数器功能，通常需要根据实际应用需求配置和控制相应的寄存器，并编写适当的软件来处理定时器和计数器的操作。
Agilent34970A按键中文说明
采集装置，外形结构如图1、图2所示：图1 Agilent34970A数据采集仪外形图2 Agilent34970A数据采集仪后背板其性能指标和功能如下：1．仪器支持热电偶、热电阻和热敏电阻的直接测量，具体包括如下类型：热电偶：B、E、J、K、N、R|T型，并可进行外部或固定参考温度冷端补偿。
热电阻：R0=49Ω至Ω,α=(NID/IEC751)或α=的所有热电阻。
热敏电阻：kΩ、5 kΩ、10 kΩ型。
2．仪器支持直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、二线电阻、四线电阻、频率、周期等11种信号的测量。
3．可对测量信号进行增益和偏移(Mx+B)的设置。
4．具有数字量输入/输出、定时和计数功能。
5．能进行度量单位、量程、分辨率和积分周期的自由设置。
6．具有报警设置和输出功能。
7．热电偶测量基本准确度：℃，温度系数：℃。
8．热电阻测量基本准确度：℃，温度系数：℃。
9．热敏电阻测量基本准确度：℃，温度系数：℃。
10．直流电压测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)。
11．直流电流测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)。
12．电阻测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)。
13．交流电压测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)（10Hz～20kHz时）。
14． 交流电流测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)（10Hz ～5kHz 时）。
15． 频率、周期测量基本准确度：(读数的℅)（40Hz ～300kHz 时）。
16． 具有系统状态、校准设置和数据存储等功能。
Agilent34970A 数据采集仪的面板按钮功能与作用。
1．在所显示的通道上配置测量参数：● 在显示的通道上选择测量功能（直流电压、电阻等）；● 选择温度测量的传感器类型；● 选择温度测量的单位（℃、℉、K ）；● 选择测量量程或自动量程设置；● 选择测量量程分辨率；● 将测量配置复制和粘贴到其它通道。
2．为所显示的通道配置定标参数：● 为所显示的通道设置增益（“M”）和偏移（“B”）值；● 进行零测量并将它作为偏移量存储；● 为所显示的通道指定自定义标记（RPM 、PSI 等）；3．在所显示的通道上配置报警：● 选择四个报警之一来报告所显示的通道上的报警条件；● 为所显示的通道配置上限、下限或两者；● 配置将启动报警的位模式（只适于数字输入）4．配置四个报警输出的硬件线路：● 清除四个报警输出线路的状态；● 为四个报警输出线路选择“Latch （锁存）”或“Track （跟踪）；”模式；● 为四个报警输出线路选择斜率（上升沿或下降沿）。
51单片机定时计数器的工作原理
51单片机定时计数器的工作原理
51单片机是一种常用的微控制器，它具有多个定时计数器，其中包括定时器0和定时器1。
这些定时计数器是通过内部时
钟源提供的脉冲进行计数的。
定时器0和定时器1是独立的计数器，它们可以用于不同
的应用。
这里我们将主要关注定时器0的工作原理。
定时器0
由一个八位计数器和一个控制寄存器组成。
当定时器0启动时，它会根据时钟源提供的脉冲进行计数，每个脉冲会使计数器的值增加1。
定时器0的计数范围为0-255，即八位二进制数。
通过控制寄存器，我们可以设置定时器0的工作模式、计
数器的初始值以及时钟源的频率。
定时器0可以以不同的方式工作，包括定时模式和计数模式。
在定时模式下，我们可以设置一个初始值，并在每次计数
器增加到该值时产生一个中断。
这样就可以实现精确的定时功能。
定时器0的中断服务程序可以完成各种操作，例如控制其他外设、延时等。
在计数模式下，定时器0将简单地计数外部触发信号的脉
冲次数。
这可以用于测量外部事件的时间间隔或频率。
需要注意的是，定时器0的工作需要通过编程来完成。
我
们可以使用汇编语言或C语言来配置定时器0的寄存器，并
设计相应的中断服务程序。
51单片机定时器的工作原理是通过定时器0和定时器1实
现计数功能。
定时器0可以在定时模式或计数模式下工作，通过设置计数值和时钟源频率，实现精确的定时功能或测量外部
事件的时间间隔或频率。
编程则是必不可少的，通过配置寄存器和编写中断服务程序来实现定时器的工作。
计算机控制系统数字量输入输出接口与过程通道
2.4模拟量输入接口与过程通道
2.4.1 模拟量输入通道的组成
2.4.2 信号调理和I/V变换
1.信号调理电路 信号调理电路主要通过非电量的转换、信号 的变换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离 等方法，将非电量和非标准的电信号转换成标准 的电信号。信号调理电路是传感器和A/D之间以 及D/A和执行机构之间的桥梁，也是测控系统中 重要的组成部分。 （1）非电信号的检测-不平衡电桥 （2）信号放大电路 1)基于ILC7650的前臵放大电路
VOUT 2
D n 2
R3 R3 D ( VREF VOUT1 ) VREF ( n1 1) R1 R2 2
2.5.4 V/I变换
1.集成V/I转换器ZF2B20
2.集成V/I转换器AD694
2.5.5 模拟量输出通道模板举例
图2-47 PCL-726板卡组成框图
2. D/A 转换程序流程 D/A 转换程序流程如下（以通道1为例）： （1）选择通道地址n=1（n=1～6）。 （2）确定D/A高4位数据地址（基地址+00）。 （3）臵 D/A高4位数据(D3～DO 有效 )。 （4）确定D/A低8位数据地址（基地址+01）。 （5）臵 D/A低8位数据并启动转换。 3. 程序设计举例 PCL-726 的D/A 输出、数字量输入等操作均不需要状态查询，分辨率为12位， 000H～0FFFH分别对应输出0%～100%，若输出50%，则对应的输出数字量为7FFH， 设基地址为220H，D/A通道l输出50%的程序如下： C语言参考程序段如下： outportb ( 0x220 , 0x07 ) // D/A 通道l 输出50% outportb ( 0x221 , 0xff ) 汇编语言参考程序如下：（基地址为220H ）： MOV AL， 07H ；D/A 通道l 输出50% MOV DX， 0220H OUT DX， AL MOV DX， 0221H MOV AL， 0FFH
深圳市华邦德 HIC-9000 数据采集卡 说明书
HIC-9000数据采集卡使用说明书深圳市华邦德科技有限公司2009一、概述HIC-9000 采集卡是一款PC/104 总线的多功能采集卡，能为系统提供5 种类型的信号测量和控制功能：A/D、D/A、数字量输入、继电器输出及定时/计数器。
模拟量的分辨率为14位。
模拟量输入范围还可以编程选择，不同的通道可选择不同的输入范围。
本卡是模拟量和数字量混合采集的理想选择。
二、 采集卡产品图三、数据采集系统规格1、总线接口:P C104,16位2、模拟量输入:n17路,差动输入（作单端使用时负端接信号地），数字端光电隔离， 隔离电压2500V，14位转换精度,电压输入范围：-10V～+10V-5V～+5V,-2.5V～+2.5V0V～10V0V～5V0m A～20m A（需外接250Ω1%电阻）0m V～20m V转换方式：自动扫描转换时间：约30µs/每路0～20m v输入时，100µs/每路其中1路冷端补偿温度传感器3、模拟量输出:6路,14位转换精度,，数字端光电隔离，隔离电压2500V，14位转换精度,电压输出:0V～5V,负载能力 5m A（M A X）电流输出:0m A---20m A，负载500欧，拉电流输出刷新时间：约15u s/每路4、数字隔离输入:24路,光耦隔离,隔离电压3500V,输入高电平:15V～24V输入低电平:0V～2V2路具有中断功能（第一路和第二路）5、继电器输出:16路,光耦隔离,隔离电压3500V。
输出类型 -继电器输出,每路一个N O触点(独立两线)；每路最大负载能力 -250V/5A6、可编程定时/计数器:3路,16位可设置为内部定时器或外部计数器,计时/计数到信号可输出或产生中断；设置为外部计数时,接受计数输入和门控信号(T T L)。
7、电源要求：+5V/2A最大四、接口说明五、连接方式1、模拟量输入17路模拟输入都为差动输入，可直接输入差动、单端、单极性、双极性，当输入0～20m A的电流信号时，需按图示要求接如250Ω 1‰的电阻。
数据采集与模拟滤波器介绍
数据采集及模拟滤波器介绍一、数据采集简介数据采集是通过数据采集系统实现的。
在建立任何一个数据系统之前，应该明确需要测量的物理量、所测量物理量的特性、传感器的选取以及数据采集硬件设备的选取等。
MATLAB数据采集工具箱提供了数据采集系统硬件交互的简便方法。
1.1数据采集系统数据采集系统可以看作是一种软件和硬件的集合，实现用户与物理世界的连接。
一个典型的数据采集系统由下列几部分组成：⑴数据采集硬件主要功能将模拟信号转变为数字信号，并将数字信号转变为模拟信号。
⑵传感器与变送器将输入某种形式能量转换为另一种形式能量输出的装置。
⑶信号调理器传感器的输出信号通常与数据采集设备部兼容，为克服不兼容性，传感器输出信号必须进行调理。
如：将输入信号进行放大或去除噪声频率成分。
⑷计算机在数据采集系统中计算机提供处理器、系统时钟、数据传输总线以及存储数据所需的内存和磁盘空间。
⑸软件⑹数据采集硬件数据采集系统按其所属子系统进行分类，包括：●模拟量输入●模拟量输出●数字量输入/输出●定时/计数器1.2数据采集工具箱简介数据采集工具箱集成了用于数据采集的M文件格式的函数及MEX文件格式的动态链接库。
主要特征：⑴提供了将实时测量数据从数据采集硬件采集到MATLAB中的框架⑵支持模拟输入量输入（AI）、模拟量输出（AO）以及数字量I/O子系统，包括模拟量I/O实时转换。
⑶支持下列通用硬件设备●基于研华(Advantech)设备管理器的研华工控板●安捷伦科技EI432A/33A/34A VXI模件●采用DriverLINX驱动的Keithley模块●测量与处理模件●使用NI-DAQ软件的美国国家仪器公司（NI）的模件●计算机并行口LPT1-LPT3●声卡⑷采用事件驱动模式进行数据采集。
数据采集工具箱由3部分组成：M文件格式的函数、数据采集引擎以及硬件驱动。
这些组成部分使得MA TLAB与数据采集硬件之间的信息传递成为可能。
传递的信息主要有：⑴属性值通过配置属性值可以控制数据采集过程，即用户可以把属性看成是可以按用户需求配置的工具箱或硬件驱动的特性。
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8253编程
初始化编程。对8253初始化编程包括二个步骤，即写入控 制字和写入计数值。不需要外部触发的方式=>工作。例： 初始化编程 T=0.840336us(/1.19M)
MOV AL,36H OUT 43H,AL MOV AL,0 OUT 40H,AL OUT 40H,AL MOV AL,54H OUT 43H,AL MOV AL,18 OUT 41H,AL
典型芯片 i8253/8254
定时：标准频率CLK 计数：累加或递减（计算频率：周期内计数）
数据 读 写
复位 准备就绪
地址
地址 译码器
中断请求
控制寄存器 预置计数值寄存器 CLK
计数器
GATE
CS 计数器输出寄存器
A0
状态寄存器
OUT
典型T/C框图
来至时钟设备 定时脉冲
来至设备 门控信号
至设备 另一通路
01-选计数器1
10-选计数器2 11-无意义 选择计数器
0-计数值为2进制
1-计数值为BCD码
数制格式
00-锁存计数器的数据 01-只读/写低8位字节 （设置高8位为0）
10-只读/写高8位字节 （设置低8位为0） 11-先读/写低8位字节
再读/写高8位字节
读/写格式
工作方式选择
控制字或命令字==对其 初始化。计数初值（双
输出信号
可编程定时器／计数器i8253
功能框图： 引脚功能： 端口地址： 控制字及初始化编程： 工作方式及应用：
（P311图5.32）
（P311表5.5） （P312图5.33）
可编程定时器／计数器i8253 (P311)
(PIT—Programmable Interval Timer)
i8253TopView
; 00110110B---CH0 方式3方波,BIN, L/H ; WRT
;---L-CNT ;---H-CNT ; 01010100B—CH1,M2,BIN,Only Low8bit
;XT:18---15.1us
8253编程
MOV AL,0B6H OUT 43H,AL MOV AX,1331 OUT 42H,AL MOV AL,AH OUT 42H,AL ……..
1-计数值为BCD码
数制格式
00-锁存计数器的数据 01-只读/写低8位字节 （设置高8位为0）
10-只读/写高8位字节 （设置低8位为0） 11-先读/写低8位字节
再读/写高8位字节
读/写格式
工作方式选择
控制字或命令字==对其 初始化。计数初值（双
000-方式0
001-方式1 *10-方式2 *11-方式3 100-方式4 101-方式5
值开始计数；16位计数，在写入第一个字节后，计数器停止计数，写入
第二个字节后，按新的初值计数。
控制字CW
计数器0 低8位方式
继续 计数
8253工作模式0举例
Gate 控制
减计数未 完写入新 的初值
8253工作模式1
可编程单脉冲（可重复触发的单稳态触发器）---硬件门控上升边沿启动，不自动重复。
8253工作模式1举例
8253工作模式4举例
Gate控制
重置初值
8253工作模式5
硬件触发的选通信号发生器 写入控制字后，输出为高。写入计数初值后并不立即开始 计数，而是由GATE信号的脉冲上升沿触发启动。当计数 到零后时，输出一个CLK脉冲宽度的负脉冲，输出变高， 停止计数。直至下次GATE脉冲的触发才能计数。
8253工作模式5举例
软件定时：处理器执行若干条指令（循环）时间之和 不可编程的硬件定时/计数：
如555定时器，74LS90十进制计数器、CD4040（12 级分频）等。硬件定时/计数电路简单，但无法软件控 制和改变
可编程的定时器电路（Programmable Interval Timer）
以均匀分布的时间间隔中断分时操作系统，以便切 换程序（输出脉冲事件）; 向I／O设备输出精确的定时信号，信号的周期可由 程序控制； 用来作为可编程波特率发生器（可变速率）； 检测外部事件发生的频率或周期； 统计外部实验过程中某一事件发生的次数，并可将 计数结果输入计算机（计数）； 在定时或计数达到编程规定的值以后，向外部输出 信号(向CPU申请中断)。
每个脉冲计数-2，到0自动重装
8253工作模电平 (n-1)/2低电平
Gate=0暂停
8253工作模式4
软件触发的选通信号发生器 当写入控制字后，输出为高。写入计数值后立即开始计数 （相当于软件启动），当计数到零后，输出变低，经过一 个时钟脉冲后，又变为高电平（负脉冲），计数器停止计 数。（只计数一次）。GATE=1时，允许计数；计数过程 中改变计数初值，则按新计数值重新开始计数
8253/8254接口电路
8253/8254
定时/计数器内部框图
i8253芯片初始化/编程(P312)
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD
00-选计数器0
01-选计数器1
10-选计数器2 11-无意义 选择计数器
0-计数值为2进制
可编程定时器/计数器
教学重点
8253的工作方式和编程 8253的应用
计数器和定时器电路(Timers & Counters)
背景：向CPU或外部设备提供实时时钟:定 时或延时控制(定时中断、定时检测、定时 扫描)Timer/对外部事件计数Counter。
定时/延时控制：
软件定时；不可编程硬件定时；可编程硬件定时器。
控制字CW 计数初值
Gate控制
CLK输入
Counter
OUT输出
8253工作模式0
计数结束时输出信号(可申请中断)
(1)计数回零时，OUT才变为高电平并保持，直至写入新的控制字或初值。
但计数器在到零后仍继续计数;GATE=1计数/=0暂停)。
(2)计数过程中可改变计数值：8位计数：写入新的计数值后，计数器按新
8253工作模式2
频率发生器（n分频器）--可软件设置, 软硬触发,负脉冲 输出,GETE=0停止计数，为0->1重新置入初值计数
负脉冲输出
8253工作模式2举例
8253工作模式3
方波发生器 (软硬触发)n/2:类似于方式2，唯一不 同的是，当计数到初值的一半时，输出变为低，至计 数到零，输出又变高，并重新开始计数。自动重装
000-方式0
001-方式1 *10-方式2 *11-方式3 100-方式4 101-方式5
字节，如为单字节则自
动补零）
作业: 题5-12 题5-14
字节，如为单字节则自
动补零）
8253编程：六种工作模式
Mode0 软件触发计数输出，到0不自动重复 Mode4 软件触发选通信号发生器（负脉冲输出） Mode1 硬（GATE）触发单稳,不自动重复启动 Mode5 硬件触发选通信号发生器（负脉冲输出） Mode2、3 软硬触发分频/方波发生器，自动重装
Gate 控制
重置 初值
8253应用举例 (P317)
PC/XT : CNT0 40H，方式3，日时钟定时（18.158HZ, IRQ0,
CLK=1.19MHZ， N0=0000初值） CNT1 41H，方式2，DRAM刷新（15μs, N0=0018）CNT2 42H, 方式3, 扬声器发声(OUT2 与8255 PB1相与 后输出, N0=1331 ， 约1KHZ)
;10110110B—CH2,M3,BIN,L/H ;大约1KHz,
扩大计数/定时范围:
(1)8253通道级联
(2)软件计数(定时中断,软件累加或递减)
i8253芯片初始化/编程(P312)
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD
00-选计数器0