Реверсивный счетчик это: 16. Реверсивный счётчик, принцип работы.

Реверсивные счетчики | Основы электроакустики

Реверсивные счетчики могут работать как в режиме сложения, так и в режиме вычитания. Как следует из рис. 24.1, 24.3, для изменения режима работы необходимо подключать или прямой, или инверсный выход предыдущего триггера, входящего в счетчик, к Т-входу последующего.

Если за период времени T поступит К импульсов при работе счетчика в режиме суммирования и N импульсов при работе счетчика в режиме вычитания, то состояние счетчика будет равно K–N (при условии, что число импульсов K и N может однозначно подсчитываться счетчиком).

Число K–N может быть как положительным, так и отрицательным. При реализации устройств обработки часто необходимо знать знак числа, полученного при поступлении различного количества импульсов. Для этого необходимо образовать дополнительный выход – знаковый. Принцип построения знакового выхода будет рассмотрен после ознакомления со структурой реверсивных счетчиков.

Реверсивные счетчики разделяются на счетчики с общим входом cложения-вычитания «С» и с раздельными входами сло-жения «+1», вычитания «-1».

Назначение входов счетчиков:

— D1 – D4 — двоичный код, подаваемый на эти входы, записывается в триггеры счетчика в режиме “установка”;

— W – вход управления работой счетчика: при W = 0 — установка триггеров счетчика в состояние, определяемое входами D; при W = 1 – счет входных импульсов;

— R – прямой вход обнуления, обнуление происходит при подаче на него «единицы»

— С – прямой динамический синхровход;

— «+1», «–1» – входы «+1» и «–1» служат для подачи счетных импульсов; «+1» – при суммировании; «–1» – при вычитании;

— «≥ 15» – на выходах переноса «15(9)» появляется “ноль”, если счетчик находится в состоянии 15(9) и поступит импульс на вход «+1»;

— «≤ 0» – на выходе переноса «< 0» появляется “ноль”, если счетчик находится в нулевом состоянии и поступит импульс на вход «–1»;

— P – выход переноса, Р = 1, когда на всех выходах счетчика уровень либо логической 1, либо логического нуля;

Рис. 24.11. Реверсивные счетчики: а) ИЕ6, б) ИЕ7, в) ИЕ12, г) ИЕ13

— PC – синхронный выход переноса, аналогичен выходу Р=1. Отличие в том, что Р = 1 появится только при С = 1;

— U – вход управления режимом работы счетчика, при U = 0 – режим суммирования, а при U = 1 – режим вычитания;

— E, RP – входы стробирования счета (E) и переноса (RP). При E = 1 блокируется поступление входных импульсов. При RP=1 блокируется выход переноса – Р = 0.

Счетчики типа ИЕ12, ИЕ13 – реверсивные счетчики с об-щим входом сложения/вычитания (U). Такие счетчики не имеют входа обнуления R, обнуление можно производить, подавая нулевые уровни на вход W и входы D1, D2, D4, D8.

Функциональная схема реверсивного счетчика с общим прямым входом сложения-вычитания представлена на рис. 24.12.

Рис. 23.12. Функциональная схема реверсивного счетчика с общим входом сложения/вычитания.  

В такой схеме при U = 1 реализуется режим суммирования, так как на выходе цепочки ЛЭ «2И-2И-2ИЛИ», «И» сформируется логическая 1, если все триггеры, расположенные до нее, будут в единичном состоянии. Это вызовет переключение следующего триггера при подаче синхроимпульса.

 Например, состояние триггеров Q0 = 1, Q1 = 1, Q2 = 0. Все триггеры переключатся в противоположное состояние Q0 = 0, Q1 = 0, Q2 = 1, т.е. состояние счетчика изменилось с 3-го на 4-е. 

При U = 0 переключение будет происходить, если все пре-дыдущие триггеры находились в нулевом состоянии, что соот-ветствует реализации режима вычитания. Для ИС типа ИЕ12, ИЕ13 вход сложения / вычитания инверсный. ЛЭ 3 формирует сигнал переноса Р = 1, если в режиме суммирования все триггеры находятся в единичном состоянии и RP=0 , а также Р = 1 в режиме вычитания, если все триггеры на-ходятся в нулевом состоянии и RP = 0. Эти два случая соответствуют переносу 1 в следующий разряд и заему 1. 

ЛЭ 1, 2 реализуют параллельный перенос между триггера-ми. Максимальное время переключения равно сумме времен пе-реключения ЛЭ «2И-2И-2ИЛИ», «И» и триггера.

     Счетчики типа ИЕ6, ИЕ7 – реверсивные счетчики с раз-дельными входами «+1», «–1» и с синхронной предустановкой. При W = 1, R = 0 счетчик подсчитывает количество импульсов, поступающих на входы «+1» и «-1». При W = 0, R = 0 двоичный код со входов В по фронту импульса либо +1, либо –1 переписывается на выход.

Функциональная схема реверсивного счетчика с раздель-ными входами сложения — вычитания представлена на рис. 24.13. В этом случае состояние счетчика увеличивается на 1 с каждым импульсом, поступающим на вход «+1», и уменьшается на 1 с каждым импульсом, поступающим на вход «–1». При выполне-нии условий переключения импульс с входов «+1» или «–1» по-ступает на вход Т-триггера и вызывает его переключение. Им-пульсы должны быть короткими и нулевыми. Параллельный перенос реализуется сразу в ЛЭ. Сигналы переноса 15 и заема 0 формируются раздельно. Длитель-ность импульсов переноса и заема определяется соответственно длительностью импульсов, поступающих на входы «+1» и «–1».

Рис. 24.13. Функциональная схема реверсивного счетчика с раздельными входами сложения / вычитания 

 Для получения многоразрядных счетчиков на основе ИС типа ИЕ6, ИЕ7 (рис. 24.14) требуется объединить входы управления W каждой ИС, а также входы R. Выход переноса « 15» ( 9) предыдущей ИС соединить с входом «+1» последующей, а выход заема « 0» – со входом «–1». При построении многоразрядных счетчиков на основе ИС типа ИЕ12, ИЕ13, ИЕ16, ИЕ17 (рис. 24.15) необходимо объеди-нить соответствующие входы управления ИС, а выход переноса предыдущей ИС соединить с синхровходом С последующей.

Рис. 24.14. 8-разрядный реверсивный счетчик

Рис. 24.15. 8-разрядный реверсивный счетчик

Для счетчиков типа ИЕ12, ИЕ13 знаковый выход строится согласно рис. 24.16. Число поступающих импульсов фиксируется счетчиком в дополнительном коде, т.е. Qзнак = 1, если число отрицательное, и равно 0, если число положительное. Знаковый разряд фиксирует переход нулевого состояния в положительную или отрицательную сторону. 

При поступлении импульса на вход С, если счетчик нахо-дится в нулевом состоянии (Р = 1), U = 1 (режим сложения), на выходе ЛЭ DD2 появляется уровень логического 0, который устанавливает Qзнак = 1 и Qзнак= 0. При U = 0 аналогично про-изойдет установка Qзнак = 1.

Рис. 24.16. Реверсивный счетчик со знаковым выходом 

Наличие установочных входов D1, D2, D4, D8 позволяет реализовать счетчики с программируемым коэффициентом пере-счета (рис. 24.17).

Коэффициент пересчета М задается согласно выражениям: М = а + 2b + 4c + 8d + 16(e + 2f + 4g + 8h) для ИС типа ИЕ7, ИЕ13, ИЕ17;

М = а + 2b + 4c + 8d + 10(e + 2f + 4g + 8h) для ИС типа ИЕ6, ИЕ12, ИЕ16 путем выбора значений a, b, c, d, e, f, g, h, которые могут принимать значения 0 и 1. Полученная комбинация нулей и единиц подается на входы D1, D2, D4, D8. 

Счетчики переводятся в режим вычитания. Выход переноса соединяется с входом установки исходного состояния по входам D.

Схемы работают следующим образом: когда триггеры счетчиков находятся в нулевом состоянии и поступает импульс с генератора, происходит установка исходного состояния по входам D. После этого исходное состояние с каждым импульсом уменьшается на единицу. Через (М-1) входной импульс счетчик снова примет нулевое состояние, а М-ый импульс произведет ус-тановку исходного состояния. Период повторения выходных импульсов равен , где T1 – период повторения входных импульсов.

Рис. 24.17. Счетчик с программируемым коэффициентом деления

Генератор линейного напряжения на основе реверсивных счетчиков (рис. 24.18) вырабатывает возрастающее напряжение при подключении генератора прямоугольных импульсов (ГИ) к входу «+1» и убывающее напряжение – к входу «–1». В процессе работы двоичный код на выходах счетчика бу-дет меняться по циклу от 0 до 15 (при подключении к входу «+1») или от 15 до 0 (при подключении к входу «–1»). При этом напряжение на выходе ЦАП будет изменяться скачками от U0ВЫХ до U1ВЫХ. Величина скачка dU определяется разрядностью счет-чика. Длительность линейного напряжения равна T = 2nT1, где T1 – период повторения входных импульсов.

Рис. 24.18. Генератор линейно изменяющегося напряжения

Если ступенчатое изменение напряжения не устраивает разработчика, то необходимо на выходе ЦАП поставить фильтр низких частот, который произведет сглаживание ступенек.

Что такое счетчик импульсов? Схемы, устройство, принцип действия, работа

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

двоично-десятичные

двоичные

с произвольным постоянным модулем счета

с переменным модулем счета

по направлению счета

суммирующие

вычитающие

реверсивные

с последовательным переносом

с параллельным переносом

с комбинированным переносом

кольцевые

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 К_си 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.

Трехразрядный вычитающий счетчик с последовательным переносом

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

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

В счетчике используются три JK-триггера, каждый из которых работает в режиме Т-триггера (триггера со счетным входом).

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.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Остальные триггеры при этом свое состояние не изменяют. После окончания второго импульса синхронизации первый триггер вновь изменяет свое состояние, переходя в состояние 1, (Qx = 0). Это обеспечивает изменение состояния второго триггера (второй триггер изменяет состояние с некоторой задержкой по отношению к окончанию второго импульса синхронизации, так как для его опрокидывания необходимо время, соответствующее времени срабатывания его самого и первого триггера).

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 Т_в. На вход Т_с при этом подается сигнал логического 0. Пусть все триггеры находятся в состоянии 111. Когда первый сигнал поступает на вход Т_в, 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 Т_в 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 Т_с. На вход Т_в 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.

реверсивный счетчик — это… Что такое реверсивный счетчик?

• реверсивный стан
• реверсивный телеобъектив

Смотреть что такое «реверсивный счетчик» в других словарях:

• реверсивный счетчик — Устройство с конечным числом состояний, в котором в зависимости от знака управляющего сигнала осуществляется суммирование или вычитание импульсов. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под… …   Справочник технического переводчика

• реверсивный счетчик — apgrąžinis skaitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. add subtract counter; backward forward counter; bidirectional counter; reciprocal counter; reversible counter; up down counter vok. bidirektionaler Zähler, m; reversibler… …   Automatikos terminų žodynas

• реверсивный счетчик жидкости (газа) — реверсивный счетчик Счетчик жидкости (газа), предназначенный для работы как в прямом, так и обратном направлении потока жидкости (газа), при этом его погрешность не выходит за пределы допускаемой. [ГОСТ 15528 86] Тематики измерение расхода… …   Справочник технического переводчика

• Реверсивный счетчик жидкости (газа) — 21. Реверсивный счетчик жидкости (газа) Реверсивный счетчик D. Reversierzähler E. Reversible fluid meter F. Compteur réversible d’un fluide Счетчик жидкости (газа), предназначенный для работы как в прямом, так и обратном направлении потока… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• ГОСТ 15528-86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения — Терминология ГОСТ 15528 86: Средства измерений расхода, объема или массы протекающих жидкости и газа. Термины и определения оригинал документа: 26. Акустический преобразователь расхода D. Akustischer Durch flußgeber E. Acoustic flow transducer F …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Reversierzähler — apgrąžinis skaitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. add subtract counter; backward forward counter; bidirectional counter; reciprocal counter; reversible counter; up down counter vok. bidirektionaler Zähler, m; reversibler… …   Automatikos terminų žodynas

• Vorwärts-Rückwärtszähler — apgrąžinis skaitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. add subtract counter; backward forward counter; bidirectional counter; reciprocal counter; reversible counter; up down counter vok. bidirektionaler Zähler, m; reversibler… …   Automatikos terminų žodynas

• add-subtract counter — apgrąžinis skaitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. add subtract counter; backward forward counter; bidirectional counter; reciprocal counter; reversible counter; up down counter vok. bidirektionaler Zähler, m; reversibler… …   Automatikos terminų žodynas

• apgrąžinis skaitiklis — statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. add subtract counter; backward forward counter; bidirectional counter; reciprocal counter; reversible counter; up down counter vok. bidirektionaler Zähler, m; reversibler Zähler, m; Reversierzähler …   Automatikos terminų žodynas

• backward-forward counter — apgrąžinis skaitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. add subtract counter; backward forward counter; bidirectional counter; reciprocal counter; reversible counter; up down counter vok. bidirektionaler Zähler, m; reversibler… …   Automatikos terminų žodynas

• bidirectional counter — apgrąžinis skaitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. add subtract counter; backward forward counter; bidirectional counter; reciprocal counter; reversible counter; up down counter vok. bidirektionaler Zähler, m; reversibler… …   Automatikos terminų žodynas

Реверсивный счетчик

Реверсивный счетчик с параллельным переносом. Такой счетчик должен работать как на сложение, так и на вычитание. В суммирующем счетчике каждый последующий триггер получает информацию с прямого выхода предыдущего, а в вычитающем – с инверсного выхода, т. е. для перехода от сложения к вычитанию и обратно надо изменять подключение счетного входа последующего триггера к выходам предыдущего.

Такая программа реализуется в схеме реверсивного счетчика (рис. 5.9.). До некоторой степени эта схема аналогична схеме суммирующего счетчика: на объединенные входы J u K каждого триггера подается конъюнкция сигналов с выходов предыдущих триггеров. Разница состоит в том, что входы J и К каждого триггера через дизъюнктор могут присоединяться к основному выходу предыдущего триггера (через конъюнктор верхнего ряда) или к инверсному выходу (через конъюнктор нижнего ряда).

Чтобы осуществить сложение, на шину сложения с входа D подается 1, которой вводятся в действие конъюнкторы верхнего ряда. При этом на шине вычитания присутствует 0, за счет чего конъюнкторы нижнего ряда выключены. Вычитание осуществляется при D = 0, т. е. с подачей 1 на шину вычитания и 0 на шину сложения. Счетные импульсы поступают на вход Т.

Каждый триггер переключается по тактовому входу С при J=K=1, что имеет место, когда на выходах всех предыдущих триггеров (на прямых – при сложении, на инверсных – при вычитании) будут единицы. Как следует из изложенного ранее, это является условием правильной работы счетчиков в натуральном двоичном коде.

Рис. 5.9.

Пусть, к примеру, в счетчик, установленный на сложение, записано число 100₂ = 4₁₀ (Q₃ = 1, Q₂ = Q₁ = 0). Так как при этом предыдущими разрядами обеспечивается J₃ = K₃ = 0, J₂ = K₂ = 0и постоянно J₁ = K₁ = l,то первый счетный импульс может переключить только первый разряд. Вслед за этим с выхода Q₁ на входы J₂, К₂поступит 1, поэтому второй счетный импульс установит в 1 второй разряд и сбросит в 0 первый. Далее процесс счета протекает аналогично и с приходом на вход каждого счетного импульса регистрируемое в счетчике число возрастает на единицу.

Пусть при тех же условиях (Q₃ = 1, Q₂ = Q₁=0) счетчик устанавливается в режим вычитания. Теперь входы J и К каждого триггера получают информацию с инверсного выхода предыдущего, т. е. сейчас J₃= К₃ =1, J₂ = K₂=1, J₁ = K₁=1. Поэтому первый счетный импульс переключит все рассматриваемые разряды, установив Q₃ =0, Q₂ =Q₁ = 1, т.е. уменьшив предварительно записанное в счетчик число на единицу. Аналогично действует каждый входной импульс.

На рис. 5. 10. приведено условное изображение одного из типов реверсивных счетчиков. На входы +1,-1 подают счетные импульсысоответственно в режимах сложения и вычитания. Через входы предварительной записи D1-D4 в счетчик можетбыть записано число. Такая запись осуществляется с поступлением импульса на вход разрешения V. Выводы 1,2,4,8 — выходы разрядов счетчика, цифры указывают на вес каждого из них.

Рис. 5. 10.

Узнать еще:

naf-st >> Цифровая техника >> Цифровые счетчики

Цифровая электроника | Страница 21 из 32

Счетчики

Счетчики представляют собой последовательностые цифровые устройства и предназначены для выполнения операций счета и хранения кода числа подсчитанных импульсов. Существуют различные схемы счетчиков, отличающихся назначением, типом используемых триггеров, организацией связи между ними, порядком смены состояний. По порядку изменения состояний счетчики бывают с естественным и произвольным порядком счета. В первых значение кода каждого последующего состояния счетчика отличается на единицу от кода предыдущего состояния. В счетчиках с произвольным порядком счета значения кодов соседних состояний могут отличаться более чем на единицу. Счетчики также подразделяются на простые и реверсивные. Простые счетчики делятся на суммирующие и вычитающие. В суммирующих счетчиках код последующего состояния имеет большее значение, чем код предыдущего состояния, а в вычитающих – меньшее значение. Реверсивные счетчики могут работать как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания.

Основными параметрами счетчика являются:

• модуль счета или коэффициент пересчета К_сч;
• быстродействие счетчика.

Модуль счета К_сч характеризует число устойчивых состояний счетчика, т. е. предельное число импульсов, которое может быть им сосчитано. После поступления К_сч входных импульсов счетчик возвращается в исходное состояние. Такие счетчики называются также делителями на число, равное К_сч.. По модулю счета счетчики подразделяются на двоичные, у которых К_сч=2^m, и недвоичные, у которых К_сч?2^m, где m – положительное целое число.

Быстродействие счетчика в свою очередь определяется двумя величинами:

• разрешающей способностью , т.е. минимальным допустимым интервалом времени между подачей двух входных импульсов, при котором не происходит потеря счета;
• временем установки t_уст кода счетчика, т.е. интервалом времени между моментом поступления входного сигнала и моментом завершения перехода счетчика в новое устойчивое состояние.

При этом должно выполняться условие t_р>t_уст.

Поскольку счетчики представляют собой класс ПЦУ, то и синтез их целесообразно выполнять на основе базовых элементов ПЦУ, т.е. триггерах. Количество триггеров для двоичных счетчиков определяется формулой

m_дв.=log₂K_сч.

Для недвоичных счетчиков количество триггеров следует выбирать из условия

m_недв.=[log₂K_сч],

где [log₂K_сч]- двоичный логарифм заданного коэффициента пересчета, округленный до ближайшего (большего) целого числа.

Двоичные счетчики. Начнем с двоичных счетчиков. Для их построения можно использовать различные типы триггеров. Наиболее удобным является триггер Т-типа (счетный триггер), который осуществляет подсчет импульсов по модулю 2. Такой триггер по сути дела является простейшим счетчиком с К_сч=2. Соединив несколько счетных триггеров определенным образом, можно получить схему многоразрядного счетчика. Если в качестве базовых используются Т-триггеры с прямым динамическим счетным входом, то для построения трехразрядного суммирующего двоичного счетчика, их необходимо объединить так, как это показано на рис. 5.14,а. Срабатывание всех триггеров происходит по переднему фронту счетного импульса. Поэтому, чтобы реализовать операцию суммирования, необходимо на триггеры Т2 и Т3 информацию подавать с инверсных выходовпредыдущих триггеров. Временная диаграмма работы счетчика показана на рис. 5.14,б.

Состояния выходов Q₁, Q₂ и Q₃ сгруппируем в зависимости от номера счетного импульса в таблице 5.1. Из таблицы очевидно, что двоичный код, задаваемый логическими состояниями выходов счетчика соответствует порядковому номеру входного счетного импульса С. При подаче последнего восьмого импульса счетчик возвращается в исходное состояние, после чего процесс повторяется. Модуль счета, таким образом, К_сч=2³=8.

Рис. 5.14.Структурная схема и временная диаграмма работы трехразрядного двоичного суммирующего счетчика на основе Т-триггеров с прямым динамическим счетным входом.

Таблица 5.1.

Суммирующий счетчик можно построить и на базе Т-триггеров с инверсным динамическим счетным входом. При этом, поскольку срабатывание триггеров происходит по заднему фронту счетного импульса, нет необходимости задействовать инверсные выходы  этих триггеров. Сигнал на вход каждого последующего триггера необходимо подавать с прямого выхода предыдущего триггера (рис. 5.15,а). При этом необходимо учитывать, что срабатывание всего счетчика будет происходить по заднему фронту счетного импульса С, как это показано на временной диаграмме рис. 5.15,б.

Рис. 5.15. Структурная схема и временная диаграмма работы трехразрядного двоичного суммирующего счетчика на основе Т-триггеров с инверсным динамическим счетным входом.

Для выполнения операции вычитания достаточно изменить в электрических связях соответствующих схем используемые выходы триггеров на выходы с обратными логическими уровнями, либо использовать триггеры с входами обратного типа динамического управления. Если вычитающий счетчик реализуется на базе Т-триггеров с прямым динамическим входом, то сигналы на входы последующих триггеров, в противоположность схемы рис. 5.14,а, необходимо подавать с прямых выходов предыдущих триггеров (рис. 5.16,а). Временная диаграмма работы счетчика с такой структурой приведена на рис. 5.16,б. Из временной диаграммы видно, что с каждым последующим счетным импульсом выходной код уменьшается на единицу (декрементируется). С последним восьмым импульсом счетчик возвращается в исходное состояние.

Рис. 5.16. Структурная схема и временная диаграмма работы трехразрядного двоичного вычитающего счетчика на основе Т-триггеров с прямым динамическим счетным входом.

Таким образом, путем переключения выходов с инверсных на не инверсные и обратно, можно получить как суммирующие, так и вычитающие счетчики. Это свойство положено в основу построения реверсных счетчиков. Для этих целей используются коммутаторы выходов на базе логических элементов 2И-ИЛИ-НЕ (рис. 5.17). Элементы ЛЭ1 и ЛЭ2 выполняют роль коммутаторов выходных сигналов с триггеров Т1 и Т2. При подаче логического нуля на вход «-1» и логической единицы на вход «+1», на выходе верхней структуры И элементов ЛЭ1 и ЛЭ2 формируется результат с выходов Q₁ и Q₂ соответствующих триггеров. На выходе нижней структуры И присутствует логический нуль, в результате чего выходы  и  не влияют на работу схемы. Структура ИЛИ-НЕ элементов ЛЭ1 и ЛЭ2 инвертирует значения соответствующих коммутируемых выходов. Таким образом, осуществляется инверсия сигналов Q₁ и Q₂, которые подаются на прямые динамические тактовые входы триггеров Т2 и Т3. Счетчик работает в режиме суммирования. При подаче логического нуля на вход «+1» и логической единицы на вход «-1» картина меняется. Закрытыми оказываются прямые выходы Q₁, Q₂, а открываются инверсные выходы  и . При этом, их значения инвертируются элементами ИЛИ-НЕ ЛЭ1 и ЛЭ2, в результате чего они становятся прямыми. Счетчик начинает работать в режиме вычитания. На практике, с целью упрощения процесса управления, обычно вместо двух входов «+1» и «-1» используется только один из этих входов. Сигнал второго входа формируется через инвертор.

Рис. 5.17.Структурная схема трехразрядного двоичного реверсивного счетчика.

В рассмотренных счетчиках срабатывание триггеров происходит поочередно друг за другом, т.е. последовательно. Такие счетчики называются асинхронными. Их недостаток состоит в том, что увеличивается общее время установления t_уст с увеличением числа триггеров. Кроме того, появление промежуточных комбинаций может привести к ложному срабатыванию дешифратора, если такой есть в структуре ПЦУ. Для устранения этого недостатка используются счетчики, у которых все триггеры срабатывают одновременно. Такие счетчики получили название синхронных счетчиков. Идея синхронного счетчика заключается в построении внешней комбинационной схемы, формирующей сигналы, согласно которым будет происходить одновременное переключение только части триггеров в зависимости от текущего выходного кода. Причем эти сигналы должны быть сформированы до поступления очередного счетного импульса. Счетный импульс должен поступать на все триггеры одновременно. Для этих целей необходимо использовать тактируемые Т-триггеры, входы синхронизации которых объединяются в общую шину. На тактовые Т-входы каждого триггера подаются заранее сформированные сигналы переноса с комбинационной схемы.

Анализ смены состояний суммирующего счетчика показывает, что если значение младшего разряда меняется каждый раз с приходом входного сигнала, то в остальных разрядах значение будет меняться на противоположное только в тех случаях, когда до этого во всех предыдущих разрядах были единицы. Для этого единичный входной сигнал должен поступать на вход триггера только в том случае, если триггеры во всех предыдущих разрядах находятся в единичном состоянии. Задачу формирования входного сигнала для каждого последующего триггера выполняет логический элемент И ЛЭ1 (ЛЭ2), на входы которого подаются сигналы со всех выходов предыдущих триггеров (рис. 5.18). Срабатывание всех триггеров происходит одновременно по общему сигналу синхронизации С, который является счетным импульсом для всего счетчика. Изображенная на рисунке структура называется счетчиком с параллельным переносом, поскольку сигналы на все элементы И, формирующие единичные переносы, подаются с выходов триггеров одновременно в параллельном виде. В исходном состоянии на выходах всех триггеров присутствуют логические нули. С поступлением каждого счетного импульса выходные коды начинают увеличиваться на единицу (инкрементироваться). Задержка в такой схеме равна времени срабатывания одного триггера.

Рис. 5.18. Структурная схема четырехразрядного суммирующего счетчика с параллельным переносом.

Чтобы синтезировать схему вычитающего счетчика, необходимо использовать не прямые, а инверсные выходы триггеров. Таким образом, в исходном состоянии все триггеры будут иметь на инверсных выходах логические единицы. С началом счета выходные коды будут уменьшаться (декрементироваться). Используя принцип коммутации прямых или инверсных выходов триггеров, можно также реализовать реверсивный счетчик с параллельным переносом.

Недостатком счетчиков с параллельным переносом является необходимость использования в случае увеличения разрядности счетчика элементов И с большим числом входов. При этом выходы триггеров должны обладать высокой нагрузочной способностью. Поэтому многоразрядные счетчики строят по групповому принципу. Согласно этому принципу, весь счетчик структурно реализуется путем соединения отдельных групп небольшой разрядности с параллельным переносом внутри этих групп. Сигнал переноса из очередной группы формируется элементом И, объединяющим выходы всех триггеров данной группы. Сформированный сигнал переноса предыдущей группы подается на счетный вход последующей группы. Общая задержка такого счетчика определяется суммой задержек каждой группы.

Другой вариант структуры синхронного счетчика – это структура со сквозным переносом. Согласно этой структуре, перенос формируется только из единичных результатов соседних разрядов. Для этих целей достаточно использовать только двухвходовые элементы И при любой разрядности счетчика (рис. 5.19). Перенос между разрядами осуществляется через каждый элемент И (ЛЭ1 и ЛЭ2) в их последовательной структуре. Отсюда следует, что общее время срабатывания всего счетчика определяется временем срабатывания одного триггера и суммарным временем задержки последовательной цепи логических элементов И. Выигрыш по быстродействию в такой структуре осуществляется за счет меньшего времени срабатывания одного логического элемента по сравнению со временем срабатывания одного триггера. При достаточно большой разрядности счетчика, время задержки во всех элементах И может оказаться значительным и сравняться с временем срабатывания одного триггера.

Рис. 5.19. Структурная схема четырехразрядного суммирующего счетчика со сквозным переносом.

Недвоичные счетчики. Недвоичные счетчики имеют К_сч?2^m. Принцип их построения заключается в исключении некоторых устойчивых состояний обычного двоичного счетчика. Избыточные состояния исключаются с помощью обратных связей внутри счетчика. Как было показано ранее, количество триггеров в недвоичном счетчике есть округленное до большего целого числа значение m_недв=[log₂K_сч]. Поэтому, если задействовать все возможные состояния m триггеров, то счетчик окажется двоичным. Организуя обратные связи в двоичном счетчике таким образом, чтобы определенными выходными кодовыми комбинациями осуществлять либо его обнуление, либо установку в состояние, отличное от очередного, реализуется недвоичный счетчик с произвольным К_сч. Часть состояний двоичного счетчика, таким образом, пропускаются.

Наибольший интерес среди недвоичных счетчиков представляют двоично-десятичные счетчики с К_сч=10, которые строятся на основе четырех счетных триггеров. Важность этого класса счетчиков заключается в том, что с их помощью легко может быть осуществлен вывод содержимого счетчика в десятичном коде. Действительно каждый двоично-десятичный счетчик имеет десять устойчивых состояний и соответствует одному разряду десятичной системы счисления.

В условном графическом обозначении функция двоичного счетчика определяется символами «СТ». В случае, если счетчик не двоичный, то рядом с этими символами проставляется цифра, соответствующая модулю счета. В маркировке микросхем функция счетчика кодируются символами «ИЕ».

Реверсивный счетчик. Реверсивный счетчик – это счетчик у которого существует 2 цепи переноса: — Студопедия

Реверсивный счетчик – это счетчик у которого существует 2 цепи переноса:

— инкрементная;

— декрементная.

Инкрементная цепь формируется с помощью прямых выходов разрядов счетчика, а декрементная с помощью инверсных выходов разрядов счетчика. Выбор между сигналами переносов разрядов счетчика определяется с помощью мультиплексоров, число которых равно n-1, а адресные входы мультиплексоров – объединены и их значение соответствуют режиму работы счетчика.

Существует 2 типа схем:

1. I – minus.

2. Plus – minus.

Чтобы получить 2-ю схему надо добавить к 1-й дизъюнкцию выделенной пунктиром области.

Если реверсивный счетчик работает не в полном диапазоне, то у него будет 3 условия сброса:

— R внешний сброс, переводящий счетчик в начальное значение;

— сброс при достижении конечного состояния, приводящий счетчик в начальное состояние;

— сброс при достижении начального состояния (при вычитании), который переводит счетчик в конечное состояние.

Дизъюнкция 1 и 2 условия образует сигнал сброса R₁, выполнение 3 условия – образуют сигнал сброса R₂.

Данные сигналы R₁ и R₂ разводятся на разряды счетчика следующим образом. Если соответствующие разряды начального и конечного состояний счетчика одинаковы, то на дизъюнкции формируется сигнал общего сброса из R₁ и R₂. Он подается на вход S, если значение разрядов равно 1 или на вход R, если значение разрядов равно 0. Если начальное и конечное значение разряда различны, то на вход R подается тот сигнал (R₁ или R₂), который требует установки разряда счетчика в 0, а на вход S, тот R₁ или R₂, который требует установки разряда счетчика в 1.

Пример №1:

Счетчик (реверсивный) считает от 5 до 13.

5₁₀ à 0101

13₁₀ à 1101

начальное – R₁

конечное – R₂

Синхронные, асинхронные, повышающие, понижающие и кольцевые счетчики Джонсона

Это наше полное и исчерпывающее руководство по цифровым счетчикам и всем их типам. Помимо изучения счетчиков, мы собираемся понять разницу между счетчиками вверх и счетчиками вниз .

На самом деле есть только один. По крайней мере, одно имеет значение. Подсчетчик считает события в порядке возрастания. Обратный счетчик считает данные в порядке убывания. Обратный счетчик представляет собой комбинацию прямого и обратного счетчика.Он может рассчитывать в обоих направлениях, увеличиваясь или уменьшаясь.

В зависимости от типа тактовых входов счетчики бывают двух типов: асинхронные счетчики и синхронные счетчики . Ниже мы подробно рассмотрим все типы счетчиков и их схемы.

Счетчики — это последовательные логические схемы, которые в цифровой электронике используются для подсчета количества раз, когда происходит событие или случай.

Счетчик состоит из нескольких триггеров. Как известно, триггеры имеют вход для часов. В зависимости от типа тактового входа счетчики бывают двух типов:

• Асинхронные счетчики или счетчики пульсаций.
• Счетчики синхронные.

Поскольку счетчики зависят от тактовых импульсов, как и все последовательные схемы, чтобы понять их работу, мы будем рассматривать каждый тактовый цикл. Это означает, что состояния некоторых триггеров будут изменяться в каждом тактовом интервале.Мы постараемся понять, как работает каждый такт.

В зависимости от способа использования счетчиков, вот различные типы счетчиков:

• Восходящие счетчики
• Восходящие счетчики
• Восходящие счетчики
• Десятилетний счетчик
• Кольцевой счетчик
• Счетчик Джонсона

Mod n или модуль n — это способ обозначения максимального количества счетчика. У каждого счетчика есть ограничение на количество, до которого он может вести счет.Mod n выражает этот предел.

Это важная метка для счетчика, потому что она дает нам максимальное количество счетчиков, а также количество триггеров, присутствующих в счетчике.

Счетчик mod n может подсчитывать до n событий. Мы можем математически представить счетчик по модулю n как

n =

n = модуль / максимальное количество событий счетчика. Это количество состояний счетчика.

N = Количество триггеров, подключенных каскадом

Пример: Mod 8 counter

Mod 8 означает n = 8. Из приведенного выше уравнения

8 =

Таким образом, N = 3.

Это означает, что это счетчик с тремя триггерами, что означает три бита, имеющие восемь стабильных состояний (от 000 до 111) и способные считать восемь событий или до десятичного числа

В синхронном счетчике все триггеры синхронизируются с одним и тем же входом часов. Это означает, что для каждого тактового импульса все триггеры будут генерировать выходной сигнал. Поскольку синхронизация выполняется параллельно, синхронные счетчики также известны как параллельные счетчики / одновременные счетчики.

Мы можем использовать триггеры JK, D-триггеры или T-триггеры для изготовления синхронных счетчиков. В этом посте мы будем использовать D-триггер для разработки наших счетчиков.Методология конструирования счетчиков с другими шлепанцами зависит от типа шлепанцев.

Как следует из их названия, счетчики вверх считаются в возрастающем или инкрементальном порядке. Обратные счетчики считают в обратном порядке или в убывающем порядке. Счетчики вверх-вниз могут вести как вверх, так и вниз.

Поскольку это 2-битный синхронный счетчик , мы можем сделать следующие выводы. Будет два шлепанца. Эти триггеры будут иметь один и тот же сигнал RST и один и тот же сигнал CLK. Мы будем использовать D-триггер для разработки этого счетчика.

Поскольку мы используем D-триггер, следующим шагом будет построение таблицы истинности для счетчика.

Подсчет должен начинаться с 1 и в конце сбрасываться на 0.Таким образом, отображение начнется с отображения 1, 2, 3, а затем 0.

Вот как будет выглядеть таблица истинности. Q представляет предыдущий вывод, а Qn представляет текущий вывод.

Другой удобный наконечник для проектирования синхронных счетчиков D с использованием 1-й триггер, вы должны напрямую подключить инвертированный выход ко входу.Вам не нужно выполнять никаких дополнительных логических операций.

Итак, в этом случае мы вычислим уравнение только для Qn1, которое будет возвращено в Q1. Из таблицы истинности, используя ярлык, который мы видели в нашем посте о цифровых компараторах, мы получаем следующее.

Qn1 высокий, когда Q1 низкий И Q0 высокий, ИЛИ Q1 высокий И Q0 низкий. Это дает нам следующее уравнение:

Qn1 =

Результирующая схема для 2-битного синхронного повышающего счетчика показана ниже.

Поскольку это 2-битный синхронный счетчик, у нас есть два триггера. Эти триггеры будут иметь один и тот же сигнал RST и один и тот же сигнал CLK. Мы будем использовать D-триггер для разработки этого счетчика.

Теперь мы разработаем таблицу истинности для этого счетчика. Счетчик должен следовать последовательности 0, 3, 2, 1, 0, 3, 2, 1.

Следовательно, мы можем видеть, что уравнение, которое мы выведем для Qn1, такое же, как и для счетчика вверх.Единственное отличие в конструкции будет заключаться в том, что в 2-битном синхронном обратном счетчике выходной сигнал будет взят с инвертированных выходов триггера.

Нам понадобятся три шлепанца. Эти три триггера синхронизированы с одним и тем же входом часов. У них также будет такой же сигнал сброса. Поскольку мы используем D-триггер для его построения, мы можем сразу же разработать таблицу истинности.

Последовательность будет 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 0.

У нас есть наш ярлык для прямого подключения Qn0 к Q0.Для входов оставшихся двух триггеров мы решим таблицу истинности, используя K-карты для вывода уравнений.

Таким образом, Qn1 =

И Qn2 =

Реализуя приведенные выше логические уравнения, мы получаем следующую схему для 3-битного синхронного счетчика .

Принципиальная схема 3-битного синхронного обратного счетчика такая же, как и у повышающего счетчика.Единственное отличие состоит в том, что вместо подключения неинвертированных выходов к порту дисплея мы будем подключать инвертированные выходы.

Восходящий счетчик может вести как инкрементный, так и убывающий счет. Для 3-битного синхронного повышающего / понижающего счетчика нам нужны три триггера с одинаковыми входами синхронизации и сброса.

Способом достичь возможности счета в обоих направлениях является комбинирование конструкций для верхнего и нижнего счетчиков и использование переключателя для переключения между ними.

Мы знаем, что для повышающих и понижающих счетчиков конструкция схемы одинакова. Единственное отличие состоит в том, что для счетчика вверх выходной сигнал поступает на неинвертирующие выходные порты триггеров. В то время как для обратного счетчика выходной сигнал берется через инвертирующие выходные порты триггеров.

Итак, у нас всего 3 + 3 выхода. Когда мы их объединяем, мы получаем шесть выходов, и теперь нам нужен один вход переключателя.

Из нашего сообщения о мультиплексорах мы знаем, что можем использовать три мультиплексора 2: 1, подключенных через их линии выбора.Это даст нам шесть входов, одну строку выбора и три выхода.

Идеально. Это именно то, что нам нужно.

Конечно, мы не можем ожидать, что вы сразу же переключитесь на мультиплексоры. Но помните, что мультиплексоры дают вам возможность выбирать между несколькими входами. Таким образом, он отлично справляется с ролью переключателя в цифровой электронике.

Результирующая принципиальная схема счетчика вверх-вниз показана ниже.

Так как это 4-битный синхронный восходящий счетчик, нам понадобится четыре триггера.Эти триггеры будут иметь один и тот же сигнал RST и один и тот же сигнал CLK. Мы будем использовать D-триггер для разработки этого счетчика.

Сразу начнем с разработки таблицы истинности для этого счетчика. 4-битный синхронный восходящий счетчик должен следовать последовательности 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 0.

Вход на первый триггер D0 будет поступать непосредственно с его собственного инвертированного выхода.Мы будем использовать Kmaps, чтобы найти логические уравнения для остальных триггеров.

Следовательно, вход четвертого триггера будет иметь следующее логическое выражение

Следовательно, из Kmap входное уравнение для третьего триггера будет

И уравнение для второго триггера — flop равен

Из приведенных выше уравнений мы получаем логическую схему для 4-битного синхронного повышающего счетчика , приведенного ниже.

Нам нужна только одна строка выбора, потому что есть только два состояния на выбор. В зависимости от значения вывода выбора, схема 4-битного асинхронного восходящего и обратного счетчика теперь может действовать как как обратный, так и как обратный счетчики.

  5. Заголовок сообщения
4. Заголовок сообщения
3. Заголовок сообщения
2. Заголовок сообщения
1. Заголовок сообщения