EV3编程机器人课程 2.计数器

4 2、计数器 学习目标 1、学习变量的使用 2、运算模块的应用 关键词 触碰传感器 变量 运算模块 所需材料 EV3 套装 电脑 课前准备 计数器的简单介绍：计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器 在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能。 联系 1.同学们在生活中见过计数器没有？ 围棋或象棋比赛中记录下棋的步数的（下一步按一下） 2.计数器是用来干什么的？计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路， 计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分 频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能 的各类触发器构成，这些触发器有 RS 触发器、T 触发器、D 触发器及 JK 触发器等。计数器在数字 系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在 运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器 可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。 它主要的指标在于计数器的位数，常见的有 3 位和 4 位的。很显然，3 位数的计数器最大可以显示 到 999，4 位数的最大可以显示到 9999。 3.计数器在生活中的应用有哪些？计数器工作的最基本的原理就是对某物件进行自动计数，实现统 计数据的收集。在实际生产生活中具有广泛的应用。 1.在工业生产中的应用 在工业生产中，常常需要自动统计产品数量，计数器在这里有了它的 用武之地，使用最多的就是数字式电子计数器。 数字式电子计数器有直观和计数准确的优点，目 前已经在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环 5 境决定的，通常分为接触式计数器和非接触式计数器两种，其中非接触式的光电计数器使用最为广 泛。光电计数器采用光电传感器构成的光电门实现对通过光电门的物体进行计数，通过实时监控能 够有效地控制工业生产中生产流水线的包装数量，实现自动化控制，节省劳动力，高效地完成任务。 因为光电计数器有着无比的优越性，从而被广泛应用于工业生产中。 2.在数字系统中的应用 计数器是典型的时序逻辑电路,也是数字系统中使用最多的时序逻辑 电路器件。利用计数器对脉冲进行分频或计数,可以实现测量、运算、定时控制等功能。计数器在数 字系统中应用广泛。如电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令；在 运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数； 又比如在数字仪器中对脉冲的计数等等。 计 数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工 作。它主要的指标在于计数器的位数，常见的有 3 位和 4 位的。很显然，3 位数的计数器最大可以 显示到 999，4 位数的最大可以显示到 9999。计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、 定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。 除了计数功能外，计数器产品还有一些附 加功能，如异步复位、预置数（注意，有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制，后 者不受时钟脉冲控制）、保持（注意，有保持进位和不保持进位两种）。计数器还可以被用作顺序脉 冲发生器。 3 在交通信号控制中的应用，目前有一种计数器被广泛运用于控制交通信号灯，它就是中规模 集成电路 4 位二进制加法计数器 74LS161.它可以被利用来对脉冲进行计数，进而对交通灯进行定 时控制，可以实现结构简单、稳定可靠、经济适用的定时控制功能 4 在切纸机械定位控制中的应用 切纸机械是印刷和包装行业最常用的设备之一。 切纸机完成 的最基本动作是把待裁切的材料送到指定位置，然后进行裁切，它控制的核心是一个单轴定位控制。 实现推进定位系统是利用单片机控制的。控制的过程大致如此：当接收编码器的脉冲信号达到设定 的值后，单片机系统输出信号，断开进给电机的接触器，同时电磁离合制动器的离合就分离开来， 刹车开始起作用来消除推进系统的惯性，这样就能实现精确定位。由于设备的单片机控制系统使用 一段时间后就容易老化，会造成定位不准确，切纸动作紊乱，不能正常生产的现象。后来，通过改 良，使用 PLC 的高速计数器功能结合变频器的多段速功能实现定位控制，并利用 HMI（人机界面 Human Machine Interface）进行裁切参数设定和完成一些手动动作，这样就能很好地解决定位不准 的问题 建构 搭建主体展示图 6 编程目标 按一下触碰传感器，EV3显示屏上显示按的次数 程序参考 完整程序展示如下 程序详解如下 此程序对按压触动传感器的次数进行计数，并在 EV3显示屏上显示计数，它使用名为“Presses”的 数字变量跟踪按压触动传感器的次数。 “写入”模式中的变量模块在程序开始时将“Presses”的初始值设置为 0，在循环中，程序在每 次触动传感器受到碰撞时将变量中储存的值加 1，实现方式是使用“读取”模式中的变量模块获取 当前值，使用数学模块和数据线加 1，然后使用“写入”模式中的变量模块将结果写入回变量，最 后，使用另一个“读取”模式中的变量模块获取当前值并进行显示。 反思 1.循环模块在整个程序中起到什么作用 2.黄色的数据线主要用于哪些数据？（数字？文本？） 延续 能不能用别的编程方法达到同样的目的？ 将触碰传感器循环的次数当做显示输出在 EV3的显示屏上，由于第一次程序运行不算循环，所以在 程序里面要加一个运算模块 7 效果评价 本节课带领小朋友认识了计数器以及计数器在生产生活当中的作用。这节课的搭建较为简单，但是 编程比较难。主要带小朋友认识了“变量”的概念（通过“变量”模块）和运算模块，最后通过每 个模块的逻辑排列实现了计数器的按压计数功能。 重点：变量模块的使用，运算模块的使用。数据线的使用 难点：变量的理解，变量模块中“读取”和“写入”的理解和运用