Счетчики

Счетчиком называется устройство для подсчета числа входных им­пульсов. С поступлением каждого импульса на вход С состояние счетчика изменяется на единицу. Счетчик можно реализовать на нескольких тригге­рах, при этом состояние счетчика будет определяться состоянием его триг­геров. В суммирующих счетчиках каждый входной импульс увеличивает число на его выходе на единицу, в вычитающих счетчиках каждый вход­ной импульс уменьшает это число на единицу. Наиболее простые счетчики - двоичные. На рис.8.4 представлен суммирующий двоичный счетчик.

Рис.8.4. Двоичный суммирующий счетчик

При построении счетчика триггеры соединяют последовательно. Выход каждого триггера непосредственно действует на тактовый вход следующего. Для того чтобы реализовать суммирующий счетчик, необхо­димо счетный вход очередного триггера подключать к инверсному выходу предыдущего. Для того чтобы изменить направление счета (реализовать вычитающий счетчик), можно предложить следующие способы:

• считывание выходных сигналов счетчика не с прямых, а с инверсных выходов триггеров.

• изменение структуры связей в счетчике путем подачи на счетный вход триггера сигнала не с инверсного, а с прямого выхода преды­дущего устройства.

Счетчики характеризуются числом состояний в течение одного периода счета (цикла). Число состояний определяется количеством триггеров к в структуре

счетчика. Так при к = 3 число состояний равно N= 2 = 8 (от 000 до 111).

Число состояний счетчика принято называть коэффициентом пере­счета Кcч- Этот коэффициент равен отношению числа импульсов N_BX на входе к числу импульсов N_Bых на выходе старшего разряда счетчика за пе­риод счета:

(8.9)

Если на вход счетчика подавать периодическую последовательность импульсов с частотой f_BX, то частота fвых на выходе старшего разряда счетчика будет меньше в К_СЧ раз:

(8.10)

Поэтому счетчики можно использовать в качестве делителей часто­ты, величину К_СЧ в этом случае будет коэффициентом деления. Для увели­чения величины Ксч приходится увеличивать число триггеров в цепочке. Каждый дополнительный триггер удваивает число состояний счетчика и число К_СЧ Для уменьшения коэффициента К_СЧ можно в качестве выхода счетчика рассматривать выходы триггеров промежуточных каскадов. На­пример, для счетчика на трех триггерах К_СЧ 8, если взять выход 2-го триггера, то К_СЧ ⁼ 4. При этом К_СЧ всегда будет являться целой степенью числа 2, а именно: 2, 4, 8, 16 и т. д.

Можно реализовать счетчик, для которого К_СЧч окажется любым це­лым числом. Например, для счетчика на трех триггерах реализуется К _СЧ в пределах от 2 до 7, но при этом один или два триггера могут оказаться лишними. При использовании всех трех триггеров можно получить К_СЧ ⁼ 5...7, т.е. 2 < К_СЧ 2^3. Счетчик с К_СЧ ⁼5 должен иметь 5 состояний, кото­рые в простейшем случае образуют последовательность: {0,1,2,3,4}. Циклическое повторение этой последовательности означает, что коэффи­циент деления счетчика равен 5.

Для построения суммирующего счетчика с К_СЧ ⁼5 надо, чтобы после формирования последнего числа из последовательности {0, 1, 2, 3, 4} счет­чик переходил не к числу 5, а к числу 0. В двоичном коде это означает, что от числа 100 нужно перейти к числу 000, а не 101. Изменение естественно­го порядка счета возможно при введении дополнительных связей между триггерами счетчика. Можно воспользоваться следующим способом: как только счетчик попадает в нерабочее состояние (в данном случае 101), этот факт должен быть опознан и выработан сигнал, который перевел бы счет­чик в состояние 000.

Нерабочее состояние счетчика описывается логическим уравнением:

(8.11)

Состояния 110 и 111 также являются нерабочими и поэтому учте­ны при составлении уравнения. Если на выходе эквивалентной логиче­ской схемы F = 0, значит, счетчик находится в одном из рабочих со­стояний: 0vlv2v3v4. Как только он попадает в одно из нерабочих состояний 5 v 6 v 7, формируется сигнал F=l. Появление сигнала F=1 должно переводить счетчик в начальное состояние 000, следовательно, этот сигнал нужно использовать для воздействия на установочные вхо­ды триггеров счетчика, которые осуществляли бы сброс счетчика в со­стояние Q1=Q2=Q3=0 Один из вариантов построения счетчика с К_СЧ =5 представлен на рис 8.5.

Рис.8.5. Схема счетчика с коэффициентом пересчета 5

При последовательном включении триггера и счетчика с К_сч =5 об­разуется десятичный счетчик, у которого Ксч ⁼ 10. Такие счетчики ши­роко используются для построения цифровых измерительных приборов с удобным для оператора десятичным отсчетным устройством.

Дата добавления: 2015-05-06