Меню

Реверсивный счетчик с последовательным переносом

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

Счётчики построенные на триггерах

Счетчик — это устройство, которое служит для отслеживания количества каких-либо событий .
Счетчик — это автомат, служащий для учета количества событий .

Содержание

Классификация

Счетчики классифицируются по следующим параметрам:

  1. по разрядности
    • суммирующие
    • вычитающие
    • реверсивные
    • с произвольным порядком пересчета
    • синхронные
    • асинхронные
  2. по типу формирования переноса внутри счетчика
    • с последовательным
    • с параллельным
    • с комбинированным
    • с функцией установки произвольного числа
    • с установкой в ноль

Счетчик называют полным, если количество устойчивых состояний на выходе равно 2 n <\displaystyle

2^> , где n-число выходов счетчика

Последовательные суммирующие счетчики

Счетчики с последовательным переносом

Т-триггер простейший вид счетчика, который делит все импульсы на четные и нечетные .Если на входе триггера частота F <\displaystyle

F> , то на его выходе F / 2 <\displaystyle

F/2> . Следовательно Т-триггер может использоваться в качестве делителя на 2. Несмотря на то, что скважность входных ипульсов может быть произвольной на выходе скважность равна 2.

Последовательный суммирующий счетчик — такой счетчик, у которого переключение каждого разряда осуществляется в тот момент времени, когда все предыдущие разряда равны 1. Каждый разряд, подключенный последовательно приводит к увеличению значения в 2 раза. Время установки счетчика: T = N ⋅ t <\displaystyle

T=\cdot > . Так как нельзя подавать сигнал до того времени, пока не установится счетчик, имеем максимальную частоту: F m a x ⩽ 1 T <\displaystyle F_\leqslant <\frac <1>>> .То есть с повышением разрядов понижаем частоту сигнала.

Счетчики с параллельным переносом

Переключение зависит от того, в каком состоянии находятся предыдущие, то есть Q i <\displaystyle

Q_> меняет состояние в 1, если все Q j , j i <\displaystyle

Q_,j были равны 1. Схема осуществляет переключение одновременно на всех триггерах, следовательно время установки нового значения равно времени установки триггера. Конъюнктурами D 5 , D 6 <\displaystyle

Источник



Асинхронные реверсивные двоичные счетчики с последовательным переносом

Часто возникает необходимость, чтобы счетчики обладали способностью выполнять сложение или вычитание, т.е. были реверсивными.

В таких счетчиках объединяются схемы суммирующего и вычитающегосчетчиков. Реверсивные счетчики могут иметь два или один входа для подачи счетных сигналов.

Ниже показана схема реверсивного асинхронного счетчика имеющего один счетный вход (рисунок 9.53).

Единичным управляющим сигналом на входе +1 или -1 счетчик настраивается на работу в режиме суммирования (на входе +1 — единица, а на выходе -1 — нуль) или в режиме вычитания (на входе +1 — нуль, -1 — единица).

Асинхронные счетчики имеют простую структуру, но обладают рядом недостатков:

1) схема имеет сравнительно низкое быстродействие, т.к. при поступлении каждого счетного импульса триггеры переключаются последовательно и к iму разряду переключающий сигнал проходит через (i-1) предыдущих. Поэтому интервал меду соседними входными импульсами должен превышать tпер•(n-1), где tпер — время переключения одного триггера, а n — число разрядов счетчика.

2) в ходе переключения младшие разряды принимают уже новые состояния, в то время как старшие еще находятся в прежнем. Т.е. при смене одного числа другим счетчик проходит ряд промежуточных состояний, каждое из которых может быть ошибочно принято за двоичный код числа поступивших на вход импульсов.

Читайте также:  Gsm модем связи для счетчика электроэнергии

Когда для устройства, в состав которого входит счетчик, отмеченные недостатки являются существенными, используют синхронные счетчики.

Синхронный счетчик со сквозным переносом

В таких счетчиках состояние триггеров изменяется одновременно под действием сигналов синхронизации на входах всех триггеров.

На рисунке 9.54 приведен суммирующий синхронный счетчик, выполненный на JK-триггерах.

В схеме с помощью конъюнкторов организован так называемый сквозной (параллельный) перенос. Его идея состоит в том, что сигнал переноса поступает на J, K входы последующих триггеров лишь в том случае, если предыдущие находятся в состоянии единица. Триггер Тг1 переключается каждым счетным импульсом, т.к. на его J и K входы постоянно подается единица. Остальные триггеры переключаются счетными импульсами при следующих условиях: Тг2 — при Q1=1; Тг3 — при Q1=1; Q2=1; Тг4 — при Q1=1; Q2=1; Q3=1.

Недостатком описанного счетчика является необходимость иметь конъюнкторы с большим количеством входов, число которых возрастает с увеличением числа разрядов. Если число разрядов синхронного счетчика не превышает четыре, то схему можно реализовать без внешних конъюнкторов, используя JK-триггеры с входной логикой И.

Ниже показана схема суммирующего синхронного счетчика, у которого число разрядов равно трем (рисунок 9.55).

Аналогично может быть построен вычитающий синхронный счетчик со сквозным переносом (рисунок 9.56).

Реверсивный синхронный счетчик со сквозным переносом приведен на рисунке 9.57.

Схема содержит один источник сигналов счета и два управляющих входа для переключения счетчика на суммирование (+1) или вычитание (-1). На выходе счетчика, обозначенном >7, единичный сигнал появляется при поступлении седьмого импульса и переходе счетчика в состояние, в котором все триггеры установлены в 1. Следующим восьмым импульсом на этом выходе появляется сигнал переноса в следующий разряд в виде перепада из 1 в 0.

Источник

Счетчики импульсов: схемы, назначение, применение, устройство

Что такое счетчик импульсов?

Счетчик импульсов — это последовательностное цифровое устройство, обеспечивающее хранение слова информации и выполнение над ним микрооперации счета, заключающейся в изменении значения числа в счетчике на 1. По существу счетчик представляет собой совокупность соединенных определенным образом триггеров. Основной параметр счетчика — модуль счета. Это максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком. Счетчики обозначают через СТ (от англ. counter).

Классификация счетчиков импульсов

Суммирующий счетчик импульсов

Рассмотрим суммирующий счетчик (рис. 3.67, а). Такой счетчик построен на четырех JK-триггерах, которые при наличии на обоих входах логического сигнала «1» переключаются в моменты появления на входах синхронизации отрицательных перепадов напряжения.
Временные диаграммы, иллюстрирующие работу счетчика, приведены на рис. 3.67, б. Через Кси обозначен модуль счета (коэффициент счета импульсов). Состояние левого триггера соответствует младшему разряду двоичного числа, а правого — старшему разряду.

В исходном состоянии на всех триггерах установлены логические нули. Каждый триггер меняет свое состояние лишь в тот момент, когда на него действует отрицательный перепад напряжения.

Таким образом, данный счетчик реализует суммирование входных импульсов. Из временных диаграмм видно, что частота каждого последующего импульса в два раза меньше, чем предыдущая, т. е. каждый триггер делит частоту входного сигнала на два, что и используется в делителях частоты.

Читайте также:  Как разместить счетчик яндекса joomla

Трехразрядный вычитающий счетчик с последовательным переносом

Рассмотрим трехразрядный вычитающий счетчик с последовательным переносом, схема и временные диаграммы работы которого приведены на рис. 3.68.

На входы J и К каждого триггера поданы логические 1, поэтому по приходу заднего фронта импульса, подаваемого на его вход синхронизации С, каждый триггер изменяет предыдущее состояние. Вначале сигналы на выходах всех триггеров равны 1. Это соответствует хранению в счетчике двоичного числа 111 или десятичного числа 7. После окончания первого импульса F первый триггер изменяет состояние: сигнал Q1 станет равным 0, a ¯ Q1 − 1.

После первого импульса F счетчик хранит состояние 11О. Дальнейшее изменение состояния счетчика происходит аналогично изложенному выше. После состояния 000 счетчик вновь переходит в состояние 111.

Трехразрядный самоостанавливающийся вычитающий счетчик с последовательным переносом

Рассмотрим трехразрядный самоостанавливающийся вычитающий счетчик с последовательным переносом (рис. 3.69).
После перехода счетчика в состояние 000 на выходах всех триггеров возникает сигнал логического 0, который подается через логический элемент ИЛИ на входы J и К первого триггера, после чего этот триггер выходит из режима Т-триггера и перестает реагировать на импульсы F.

Трехразрядный реверсивный счетчик с последовательным переносом

Рассмотрим трехразрядный реверсивный счетчик с последовательным переносом (рис. 3.70).
В режиме вычитания входные сигналы должны подаваться на вход Тв. На вход Тс при этом подается сигнал логического 0. Пусть все триггеры находятся в состоянии 111. Когда первый сигнал поступает на вход Тв, на входе Т первого триггера появляется логическая 1, и он изменяет свое состояние. После этого на его инверсном входе возникает сигнал логической 1.

При поступлении второго импульса на вход Тв на входе второго триггера появится логическая 1, поэтому второй триггер изменит свое состояние (первый триггер также изменит свое состояние по приходу второго импульса). Дальнейшее изменение состояния происходит аналогично. В режиме сложения счетчик работает аналогично 4-разрядному суммирующему счетчику. При этом сигнал подается на вход Тс. На вход Тв подается логический 0.
В качестве примера рассмотрим микросхемы реверсивных счетчиков (рис: 3.71) с параллельным переносом серии 155 (ТТЛ):

  • ИЕ6 — двоично-десятичный реверсивный счетчик;
  • ИЕ7 — двоичный реверсивный счетчик.

Направление счета определяется тем, на какой вывод (5 или 4) подаются импульсы. Входы 1, 9, 10, 15 — информационные, а вход 11 используется для предварительной записи. Эти 5 входов позволяют осуществить предварительную запись в счетчик (предустановку). Для этого нужно подать соответствующие данные на информационные входы, а затем подать импульс записи низкого уровня на вход 11, и счетчик запомнит число.

Вход 14 — вход установки О при подаче высокого уровня напряжения. Для построения счетчиков большей разрядности используются выходы прямого и обратного переноса (выводы 12 и 13 соответственно). С вывода 12 сигнал должен подаваться на вход прямого счета следующего каскада, а с 13 — на вход обратного счета.

Читайте также:  Братские электрические сети показания счетчиков

Источник

Счетчики с последовательным переносом

Представляют собой цепочку триггеров, в которой импульсы, подлежащие счету поступают на вход первые триггера, а сигнал переноса передается последовательно от одного разряда к другому.

Суммирующий счетчик

Все триггеры должны быть счетными, чтобы изменять свое состояние под действием каждого переключающего периода.

Т – последовательность входных импульсов, — состояние триггеров.

Вычитающий счетчик

Чтобы вычислить принципы построения вычитающего счетчика, вычитаем из двоичного числа единицу.

Сравнив исходное число и результат 111001 и 111000; 111000 и 110111, получим:

младший разряд исходного числа переключается всегда

более старший разряд переключается, если предыдущий переключается из 0 в 1.

По входам Sв разряды счетчика заносится двоичное число, у которого следует вычесть число, представляемое количеством входных импульсов.

Достоинство счетчиков с последовательным переносом:

наращивание разрядности осуществляется подключением нужного количества триггеров к выходу последнего триггера.

Сравнительно низкое быстродействие, т. к. триггеры последовательно срабатывают один за другим;

из – за накопления временных сдвигов на выходах таких счетчиков могут появляться кратковременные ложные импульсы.

Максимальная частота счета определяется выражением:

где – число разрядов;

– задержка переключения одного триггера;

– время срабатывания внешнего элемента или считывающей схемы.

Счетчики с параллельным переносом

Данные счетчики состоят из синхронных триггеров. Счетные импульсы подаются одновременно на все тактовые входы, а переключение разрядов в нужной последовательности обеспечиваются логическими цепями, которую при поступлении входного импульса одни триггеры удерживают от переключения, а другим разрешают переключиться.

Суммирующий синхронный счетчик

Схема этого счетчика строится в соответствии с логикой работы суммирующего счетчика – очередной разряд счетчика должен переключаться входным импульсом в 1, когда все предыдущие разряды уже находятся в этом состоянии.

Схема счетчика построена на JK– триггерах. На тактовые входы С всех триггеров счетные импульсы поступают одновременно со входа Т. Триггерпереключается каждым счетным импульсом, т. к. на его входыJиKподается “1”. Остальные триггеры переключаются счетными импульсами при следующих условиях:

более высокая помехоустойчивость, т. к. в паузах между импульсами триггеры блокированы.

Меньшая нагрузочная способность отдельных разрядов из – за дополнительной нагрузки внутренними связями.

Реверсивный синхронный счетчик

Такой счетчик работает как на сложение, так и на вычитание. Для изменения направления счета, т. е. для перехода от сложения к вычитанию и обратно необходимо изменять подключения входа последующего триггера к выходам предыдущего.

Для этого на объединенные входы JиKкаждого триггера подается конъюнкция сигналов с выходов предыдущих триггеров, а через схему ИЛИ они могут подключаться либо к прямому, либо к инверсному выходу в зависимости от логического уровня на входе +/-. При единичном уровне осуществляется сложение входных импульсов, а при нулевом сигнале происходит вычитание.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник