Счетчики импульсов

11.5.1. Четырехразрядный асинхронный двоичный счётчик по модулю 16

Счётчики представляют собой цифровое устройство, которое ставит в соответствие числу импульсов на входе определённый двоичный код на выходе

Рис. 11.24. Схема реализации двоичного счётчика по модулю 16

Двухтактного

Любой двоичный счётчик может быть построен на 2х-тактных триггерах, работающих в счетном режиме.

Таблица 11.6.Таблица истинности двоичного счётчика по модулю 16

z	Q0	Q1	Q2	Q3
..	.....	.....	....	....

Данный двоичный счётчик кроме тактового входа C имеет входы асинхронного сброса и установки R и S. Асинхронными они называются потому, что не зависят от тактового входа.

Из таблицы соответственно видно две особенности:

1) переключение более старшего разряда в 1 происходит после переключения более младшего разряда из 1 в 0. На этой особенности построен принцип действия асинхронного счётчика.

2) переключение более старшего разряда из 0 в 1 происходит после того, когда все младшие разряды будут находится в состояние 1.

На второй особенности основан принцип действия синхронного сдвига.

Рис. 11.25. Временные диаграммы работы двухтактного двоичного счётчика по модулю 16

Предполагается, что предварительно счётчик очищен сигналом, поданным на вход сброса, т.е. выходы всех триггеров находятся в нулевом состоянии. По приходу первого тактового импульса, который поступает на тактовый вход первого триггера, первый триггер изменяет своё состояние на противоположное. Состояние остальных триггеров не изменяется. Приход второго тактового импульса переключает первый триггер в 0, сигнал с выхода первого триггера является тактовым для второго триггера. По приходу третьего импульса первый триггер переключается, остальные не изменяются и т.д.

Такой счётчик называется асинхронным потому, что тактовый импульс поступает на вход только одного триггера, а остальные триггеры переключаются по сигналам с выхода предыдущего. Причем каждый триггер вносит задержку в переключение. В итоге получаем, что с приходом одного импульса триггеры переключаются не одновременно или асинхронно. В этом состоит главный недостаток асинхронных счётчиков, т.к. при большой частоте тактовых импульсов возникает возможность неверной информации на выходе. От этого недостатка свободен синхронный счётчик.

11.5.2. Синхронный счётчик

Рис. 11.26. Схема реализации синхронного счётчика

Счётчик называется синхронным, т.к. тактовые импульсы подаются на все триггеры одновременно и соответственно триггеры переключаются одновременно (синхронно). Временная диаграмма работы та же самая.

Принцип работы: Приход первого тактового импульса переключает первый триггер в состояние 1. Этот же тактовый импульс поступает на вход остальных триггеров, но остальные триггеры не меняют своё состояние, т.к. на входах J, K этих триггеров до прихода импульса и в момент его действия сохранялось состояние 0.

Особенность 2х-тактного триггера: после спада первого импульса на выходе первого триггера появляется 1, которая подаётся на вход JK второго триггера, переводя его в переключающий режим; следующий приход второго тактового импульса изменит состояние не только первого триггера, но и второго. По спаду второго импульса на выходе первого триггера будет 0, на выходе второго триггера – 1.

К приходу третьего тактового импульса на входах J и K второго триггера имеется состояние 0, что соответствует режиму хранения информации. Приход третьего импульса не изменяет его состояние и на выходе второго останется 1. По третьему импульсу переключится первый триггер в состояние 1 и после его спада на выходе первого и второго триггера имеется состояние 1. Эти две единицы, поданные на первый элемент «И», дают возможность перевести третий триггер в переключающий режим работы.

11.5.3. Двоично-десятичный счётчик или счётчик по модулю десять

Такой счётчик считает только 10 импульсов, т.е. после появление на выходе кода 9, следующий импульс переводит его в исходное состояние. Код девятки –1001. Для счётчика используется схема №1

Но её необходимо доработать:

Рис. 11.27. Схема реализации двоично-десятичного счётчика

Такой способ наиболее простой, но он не применяется, т.к. время существования кода «9» очень мало и сразу после его появления осуществляется сбрасывание, в то время когда его другие коды существуют в течении тактового импульса. Двоично-десятичные счётчики применяются для счёта ими в двоично-десятичном коде.

11.5.4. Вычитающие счётчики

Ранее мы рассматривали счётчики, у которых число на выходе с приходом каждого импульса увеличивалось на 1. В вычитающем счётчике приход каждого импульса уменьшает на 1 число на выходе.

Рис. 11.28. Схема реализации вычитающего счётчика

Исходное состояние вычитающего счётчика, в отличии от суммирующего, единичное.

Рис. 11.29. Временные диаграммы работы вычитающего счётчика

Спад первого тактового импульса переключает первый триггер в состояние 0. На инверсном выходе этого триггера появляется 1, которая подаётся на тактовый импульс второго триггера. После второго тактового импульса вновь происходит переключение первого триггера, т.к. он работает в переключающем режиме. На инверсном выходе первого триггера появляется 0, что является сигналом переключения второго триггера. Дальше аналогично.

11.5.5. Вычитающий счётчик с самоостановом

Рис. 11.30. Схема реализации счётчика с самоостановом

асто возникает необходимость остановить счёт при определённом выходном коде. На схеме показана реализация самоостанова счётчика при нуле.

Исходное состояние счётчика «1» и пока хотя бы на одном из выходов счётчика имеется «1», которая подаётся на входы J и K – первого триггера, обеспечивая возможность его работы в переключающем режиме.

«0» на выходе элемента появляется только тогда, когда на всех входах будет «0». «0» с выхода элемента «ИЛИ», будучи поданным на входа J и K первого триггера переводит его в режим хранения информации, запрещая дальнейшую работу счётчика.

В этом состоянии он будет находится сколь угодно долго, до прихода сигнала на вход S.

11.5.6. Реверсивный счётчик

Рис. 11.31. Схема реализации реверсивного счётчика

Реверсивный счётчик имеет два тактовых входа на увеличение и на уменьшение. Счётчик является синхронным. В этой схеме при суммировании счётчиком на тактовый вход «С-» подаётся 0. В режиме вычитания счётчика на вход «С+» подаётся 0.

Дата добавления: 2014-01-07