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

Содержание

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».

К реверсивным счетчикам с общим входом сложения — вычитания относятся счетчики типа ИЕ12, ИЕ13, ИЕ16, ИЕ17, а к реверсивным счетчикам с раздельным входом сложения — вычитания ИС типа ИЕ6, ИЕ7.Условные графические обозначения реверсивных счетчиков приведены на рис. 24.11, а, б, в, г.

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 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.

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 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.

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 техника

Цифровой счетчик импульсов — это цифровой узел, который осуществляет счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в заданном коде и может храниться требуемое время. Счетчики строятся на триггерах, при этом количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2n — 1, где n — число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0. Счетчики бывают суммирующие, когда счет идет на увеличение, и вычитающие — счет на уменьшение. Если счетчик может переключаться в процессе работы с суммирования на вычитание и наоборот, то он называется реверсивным. Коль счетчики строят на триггерах, посмотрим, как все это работает:




Рис. 1 — Схема счетчика с последовательным переносом на Т-триггерах и графики, поясняющие принцип его работы

В качестве исходного состояния принят нулевой уровень на всех выходах триггеров (Q1 — Q3), т. е. цифровой код 000. При этом старшим разрядом является выход Q3. Для перевода всех триггеров в нулевое состояние входы R триггеров объединены и на них подается необходимый уровень напряжения (т. е. импульс, обнуляющий триггеры). По сути это сброс. На вход С поступают тактовые импульсы, которые увеличивают цифровой код на единицу, т. е. после прихода первого импульса первый триггер переключается в состояние 1 (код 001), после прихода второго импульса второй триггер переключается в состояние 1, а первый — в состояние 0 (код 010), потом третий и т. д. В результате подобное устройство может досчитать до 7 (код 111), поскольку 23 — 1 = 7. Когда на всех выходах триггеров установились единицы, говорят, что счетчик переполнен. После прихода следующего (девятого) импульса счетчик обнулится и начнется все с начала. На графиках изменение состояний триггеров происходит с некоторой задержкой tз. На третьем разряде задержка уже утроенная. Увеличивающаяся с увеличением числа разрядов задержка является недостатком счетчиков с последовательным переносом, что, несмотря на простоту, ограничивает их применение в устройствах с небольшим числом разрядов.

Счетчики с параллельным переносом

Для повышения быстродействия применяют способ одновременного формирования сигнала переноса для всех разрядов. Достигается это введением элементов И, через которые тактовые импульсы поступают сразу на входы всех разрядов счетчика. Посмотрим на схему:




Рис. 2 — Счетчик с параллельным переносом и графики, поясняющие его работу

С первым триггером все понятно. На вход второго триггера тактовый импульс пройдет только тогда, когда на выходе первого триггера будет лог. 1 (особенность схемы И), а на вход третьего — когда на выходах первых двух будет лог. 1 и т. д. Задержка срабатывания на третьем триггере такая же, как и на первом. Такой счетчик называется счетчиком с параллельным переносом. Как видно из схемы, с увеличением числа разрядов увеличивается число лог. элементов И, причем чем выше разряд, тем больше входов у элемента. Это является недостатком таких счетчиков.

Описанные выше счетчики однонаправленные и считают на увеличение, однако на практике часто необходимо менять направление счета в процессе работы. Счетчики, которые в процессе работы могут менять направление счета называются реверсивными.



Рис. 3 — Реверсивный счетчик

Для счетных импульсов предусмотрены два входа: «+1» — на увеличение, «-1» — на уменьшение. Соответствующий вход (+1 или -1) подключается ко входу С. Это можно сделать схемой ИЛИ, если влепить ее перед первым триггером (выход элемента ко входу первого триггера, входы — к шинам +1 и -1). Непонятная фигня между триггерами (DD2 и DD4) называется элементом И-ИЛИ. Этот элемент составлен из двух элементов И и одного элемента ИЛИ, объединенных в одном корпусе. Сначала входные сигналы на этом элементе логически перемножаются, потом результат логически складывается.

Число входов элемента И-ИЛИ соответствует номеру разряда, т. е. если третий разряд, то три входа, четвертый — четыре и т. д. Логическая схема является двухпозиционным переключателем, управляемым прямым или инверсным выходом предыдущего триггера. При лог. 1 на прямом выходе счетчик отсчитывает импульсы с шины «+1» (если они, конечно, поступает), при лог. 1 на инверсном выходе — с шины «-1». Элементы И (DD6.1 и DD6.2) формируют сигналы переноса. На выходе >7 сигнал формируется при коде 111 (число 7) и наличии тактового импульса на шине +1, на выходе

Все это, конечно, интересно, но красивей смотрится в микросхемном исполнении:



Рис. 4 Четырехразрядный двоичный счетчик

Вот типичный счетчик с предустановкой. СТ2 означает, что счетчик двоичный, если он десятичный, то ставится СТ10, если двоично-десятичный — СТ2/10. Входы D0 — D3 называются информационными входами и служат для записи в счетчик какого-либо двоичного состояния. Это состояние отобразится на его выходах и от него будет производится начало отсчета. Другими словами, это входы предварительной установки или просто предустановки. Вход V служит для разрешения записи кода по входам D0 — D3, или, как говорят, разрешения предустановки. Этот вход может обозначаться и другими буквами. Предварительная запись в счетчик производится при подаче сигнала разрешения записи в момент прихода импульса на вход С. Вход С тактовый. Сюда запихивают импульсы. Треугольник означает, что счетчик срабатывает по спаду импульса. Если треугольник повернут на 180 градусов, т. е. задницей к букве С, значит он срабатывает по фронту импульса. Вход R служит для обнуления счетчика, т. е. при подаче импульса на этот вход на всех выходах счетчика устанавливаются лог. 0. Вход PI называется входом переноса. Выход p называется выходом переноса. На этом выходе формируется сигнал при переполнении счетчика (когда на всех выходах устанавливаются лог. 1). Этот сигнал можно подать на вход переноса следующего счетчика. Тогда при переполнении первого счетчика второй будет переключаться в следующее состояние. Выходы 1, 2, 4, 8 просто выходы. На них формируется двоичный код, соответствующий числу поступивших на вход счетчика импульсов. Если выводы с кружочками, что бывает намного чаще, значит они инверсные, т. е. вместо лог. 1 подается лог. 0 и наоборот. Более подробно работа счетчиков совместно с другими устройствами будет рассматриваться в дальнейшем.

Новости:





 

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 Ксч;
  • быстродействие счетчика.

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

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

mдв.=log2Kсч.

Для недвоичных счетчиков количество триггеров следует выбирать из условия

mнедв.=[log2Kсч],

где [log2Kсч]- 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 Ксч=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, Ксч=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.

С

Исходное состояние

1

2

3

4

5

6

7

8

Q1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

Q2

0

0

1

1

0

0

1

1

0

Q3

0

0

0

0

1

1

1

1

0

Десятичный код

0

1

2

3

4

5

6

7

0

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 tуст 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 Ксч?2m. 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 mнедв=[log2Kсч]. 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 Ксч. Часть состояний двоичного счетчика, таким образом, пропускаются.

Наибольший интерес среди недвоичных счетчиков представляют двоично-десятичные счетчики с Ксч=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.

Что такое счетчики?

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

Что такое счетчик Mod n?

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

— 1 = Максимальный десятичный счетчик, которого он может достичь.Поскольку двоичные числа начинают отсчет с 0, поэтому для счетчика, который может подсчитывать до 4 событий, его десятичным эквивалентом будет только 3 (0,1,2,3).

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

— 1 = 7.

Что такое синхронный счетчик?

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.

Что такое счетчики вверх, счетчики вниз и счетчики вверх-вниз?

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.

Как спроектировать 2-битный синхронный счетчик вверх?

Шаг 1: Найдите количество триггеров и выберите тип триггеров.

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.

Шаг 2: Действуйте в соответствии с выбранным триггером.

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.

Таблица истинности для 2-битного синхронного восходящего счетчика

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

0
Q1 Q0 Qn1 Qn0
0 0 0 0
1 0 1 1
1 1 0 0

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.

Как спроектировать 2-битный синхронный обратный счетчик?

Шаг 1: Найдите количество триггеров и выберите тип триггеров.

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.

Шаг 2: Действуйте в соответствии с выбранным триггером.

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

Таблица истинности для 2-битного синхронного обратного счетчика
Q1 Q0 Qn1 Qn0
0 0 0 0
0 1 1 1 1 1 9012 0
1 1 0 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.

Как спроектировать 3-битный синхронный счетчик вверх?

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.

39
Q2 Q1 Q0 Qn2 Qn0
0 0 0 0 0 1
0 0 1 0 0 1 0 0 1 1
0 1 1 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 1 0
1 1 0 1
1 1 1 0 0 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 .

Как спроектировать 3-битный синхронный обратный счетчик?

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.

Как спроектировать 3-битный синхронный счетчик вверх-вниз?

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.

Как спроектировать 4-битный синхронный счетчик вверх?

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.

9012 3 0 0 9013
Q3 Q2 Q1 Q0 Qn3 Qn2 Qn1 23 Qn1 24 0 0 0 1
0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1
0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1
0 1 0 1 0 1 1 0
0 1 1 1
0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1
1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1
1 0 1 1 1 1 0 0 0 90
1 1 0 0 1 1 0 1
1 1 0 1 1 1
1 1 1 0 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 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.

Как разработать 4-битный синхронный счетчик вниз и 4-битный синхронный счетчик вверх-вниз?

Для 4-битного синхронного обратного счетчика просто подключите инвертированные выходы триггеров к дисплею на принципиальной схеме повышающего счетчика, показанной выше.В то время как для счетчика вверх-вниз вы можете использовать мультиплексоры в качестве переключателей, как мы видели в конструкции 3-битного синхронного счетчика вверх-вниз.

Что такое асинхронный счетчик?

В асинхронном счетчике все тактовые входы триггеров имеют уникальный вход, который не используется совместно с другими триггерами в системе.

Фактически, в асинхронном счетчике только первый триггер получает входной сигнал синхронизации (CLK). Затем выход первого триггера подключается к тактовому входу последующего триггера и так далее.

Теперь подумайте о выходе на секунду. Триггер активируется, когда он получает тактовый импульс. Таким образом, второй триггер и все последующие триггеры в асинхронном счетчике становятся активными, когда их предыдущий триггер дает выходной сигнал.

Таким образом, часы проходят как рябь через каскад триггеров. Следовательно, асинхронные счетчики также известны как счетчики пульсаций .

В чем разница между синхронным счетчиком и асинхронным счетчиком? между выходом триггера и тактовым входом следующего триггера.
Синхронные счетчики Асинхронные счетчики
Все триггеры одновременно получают одни и те же часы Триггеры не имеют одинаковых часов
Выходной сигнал триггера задается как вход часов для следующего триггера
Время установления равно времени, которое требуется для активации последнего триггера. Это намного меньше по сравнению с асинхронными счетчиками. Время установления или время, необходимое для активации всех триггеров, равно сумме всех времен, необходимых для активации последнего триггера.
Он известен как параллельный счетчик Он известен как последовательный счетчик
Эта конструкция усложняется по мере увеличения количества триггеров Асинхронные счетчики просты в конструкции
Синхронные счетчики быстрее Асинхронные счетчики медленнее
Удобный совет для проектирования асинхронных счетчиков

При проектировании асинхронных счетчиков с использованием D-триггеров все входы триггеров подключены к собственным инвертированным выходам.Единственная разница между счетчиком вверх и счетчиком вниз связана с портами, которые подключены к дисплею.

Для счетчиков с повышением частоты неинвертированный выход Q подключается к дисплею. В то время как для обратного счетчика инвертированный выход nQ подключен к дисплею.

Как спроектировать 4-битный асинхронный счетчик вверх?

Эту схему легко спроектировать. Мы знаем, что у нас будет четыре шлепанца. Только первый триггер будет иметь вход для часов.Тактовые входы остальных триггеров имеют выходы своих предыдущих триггеров в качестве входов.

Наконец, неинвертированные выходы триггеров будут подключаться к дисплею в том порядке, в котором триггеры получают первый тактовый вход.

Таким образом, LSB будет триггером, который получит первый вход тактовой частоты. И MSB будет триггером, который в конце получит входной сигнал синхронизации. Результирующая схема для 4-битного асинхронного повышающего счетчика показана ниже.

Как спроектировать 4-битный асинхронный обратный счетчик?

Мы упоминали выше, что для разработки обратного счетчика необходимо внести только одно изменение.И это изменение в схеме повышающего счетчика состоит в том, чтобы получать выходной сигнал от перевернутых выходных портов триггеров. И это правда.

Однако есть еще одна вещь, которую вы можете сделать.

Вместо того, чтобы обеспечивать вывод через инвертированные порты, вы можете использовать неинвертированные порты. Просто вместо того, чтобы брать выходной сигнал часов от Q, возьмите его от nQ. И вы получите свой 4-битный асинхронный обратный счетчик обратный счетчик.

Как спроектировать 4-битный асинхронный счетчик вверх-вниз?

Дизайн остался прежним.В зависимости от того, откуда вы берете тактовый вход, ваши выходные порты для прямого и обратного счета будут отличаться. В любом случае каждый триггер будет подключаться к мультиплексору 2: 1. Инвертированный и неинвертированный выходы являются входами мультиплексора.

Мультиплексоры соединяются каскадом путем соединения их выбранных входов вместе. (Узнайте, как каскадировать и присоединять мультиплексоры).

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.

Как сконструировать декадный счетчик?

Десятичный счетчик считает десять событий или до числа 10, а затем сбрасывается на ноль. Помните тот вывод сброса, который мы использовали во всех наших счетчиках выше. Теперь это пригодится. Фактически, используя логику, которую мы используем для разработки декадного счетчика , вы можете разработать счетчик, который может считать до любого желаемого числа.

Счет до десяти невозможен в 3-битном счетчике. Поскольку

имеет максимальное количество.Однако 4-битный счетчик может считать до 15. Так что давай воспользуемся этим. Кроме того, мы знаем, что двоичное число 1010 представляет 10. Четыре цифры — явный знак того, что мы собираемся использовать четыре триггера.

Функция контактов сброса предназначена для сброса входов всех триггеров. Поэтому нам нужно найти способ, чтобы эта схема считала до 10, а затем сбрасывалась до 10. При счете 10 триггеры 1 и 3 будут высокими. До 10 такая конфигурация выполняется впервые. Но помните, что мы тоже считаем 0, поэтому для подсчета десяти событий нам нужно считать до 9, а не до 10.При счете 9,

0 — 0000

1 — 0001

2 — 0010

3 — 0011

4 — 0100

5 — 0101

6 — 0110

7 — 0111

8 — 1000

9 — 1001

10 — 1010

Если мы возьмем выходы триггеров MSB и LSB и подключим их к вентилю И, мы можем получить логическую 1 при счете 9. Если мы подключим вывод этого логического элемента И на вывод сброса, тогда мы можем сбросить триггеры на 10-м счету.Это даст нам счетчик декад.

Вот как будет выглядеть окончательная логическая схема декадного счетчика.

Как сконструировать кольцевой счетчик?

Как следует из названия, счетчик звонков имеет один из выходов, подключенных к входу. Таким образом, он делает кольцо. Кольцевые счетчики — это регистры последовательного сдвига, которые действуют как счетчики. Есть два типа кольцевых счетчиков.

  • Счетчик прямого кольца — Неинвертирующий выход (Q) последнего триггера подключен к первому триггеру.
  • Счетчик колец Джонсона / Счетчик витых колец — инвертирующий выход (nQ) последнего триггера подключен к первому триггеру.

Как устроен кольцевой счетчик?

Кольцевой счетчик — это, по сути, слегка модифицированный регистр сдвига с параллельным последовательным выходом (PISO), который действует как счетчик.

Как? Простой.

Мы просто берем выходы каждого из триггеров и прикрепляем их к дисплею. Вот логическая схема 4-битного счетчика колец.Он имеет четыре триггера, каждый из которых имеет собственный тактовый вход и сигнал сброса.

Хорошо, вот кое-что, что может сбить с толку. Выше мы видели, что счетчик Mod n имеет N триггеров. Где n =

. Повторюсь, здесь это не применимо. Mod по-прежнему имеет то же значение, но для счетчиков колец вы не можете использовать приведенное выше уравнение, чтобы получить количество триггеров.

Mod означает количество состояний. Как мы увидим в работе кольцевого счетчика. У него такое же количество состояний, как и количество триггеров в системе.Так, для счетчиков звонков счетчик звонков mod 4 означает, что он имеет четыре триггера и четыре состояния. Состояния означает количество счетчиков, которое он может иметь. Это станет яснее, когда мы поймем работу этого 4-битного счетчика звонков. 4-битный счетчик звонков (Mod 4) (Источник)

Как работает счетчик звонков?

Так как это счетчик параллельного в последовательном сдвиге, нам сначала нужно инициировать его, дав ему вход. Допустим, мы даем 1000 в качестве входных данных. Когда появляется первый тактовый импульс, данные загружаются в счетчик звонков.Во втором тактовом импульсе выход последнего триггера, 0, сдвигается на первый триггер. И старший бит первого триггера перемещается во второй триггер. Это продолжается и повторяется после каждых ЧЕТЫРЕХ тактов.

Поскольку он занимает такое же количество тактов, как и количество триггеров в системе, это означает, что кольцевой счетчик имеет только N состояний.

Следовательно, в случае кольцевых счетчиков количество триггеров равно количеству состояний.Обычные двоичные счетчики, которые мы видели выше, имели

состояний.

Например, 4-битный синхронный восходящий счетчик имел 16 состояний. Он мог насчитать 16 событий или от 0 до 15 знаков после запятой. Таким образом, мы теряем здесь значительное количество счетов. После ввода числа в счетчик звонков он передает один и тот же шаблон каждые n тактов. n — количество подключенных к нему триггеров.

Следовательно, он имеет частоту 1 / n и также известен как счетчик деления на n. Ознакомьтесь с диаграммой пульса и таблицей истинности ниже, чтобы получить более четкое представление о работе.

Временная диаграмма 4-битного счетчика звонков

Обратите внимание на повторяющийся шаблон после импульса t3. 4-битный счетчик звонков повторяется после четырех состояний / импульсов / отсчетов. (Источник)

Таблица истинности 4-битного счетчика звонков

Обратите внимание, что счетчик звонков не считает в упорядоченной последовательности. Счетчик здесь, как мы видим из таблицы истинности, равен 8, 4, 2,1,8,4,2,1 и так далее.

Какие преимущества и недостатки кольцевого счетчика?

Небольшим преимуществом кольцевого счетчика является то, что он имеет автоматически декодируемый вывод.Однако у кольцевых счетчиков есть серьезный недостаток, поскольку их нужно инициализировать. Число необходимо загрузить в счетчик звонков до начала процесса подсчета. Мы еще не видели этого ни с одним другим счетчиком. Другой недостаток состоит в том, что присутствует только N состояний по сравнению с

состояниями двоичных счетчиков.

Как сконструировать счетчик колец Джонсона?

Счетчик колец Johnson — это еще один тип счетчика колец. Разница между кольцевым счетчиком Джонсона и прямым кольцевым счетчиком состоит в том, что в кольцевом счетчике Джонсона инвертированный выход последнего триггера (nQ) соединен со входом первого триггера.Единственная разница между счетчиком прямого кольца и счетчиком Джонсона состоит в том, что в счетчике Джонсона инвертированный выход последнего триггера (в отличие от неинвертированного выхода в прямом кольцевом счетчике) подключен как вход к первому. резкий поворот. Вот принципиальная схема 4-битного счетчика Джонсона и его таблица истинности. 4-битный счетчик Джонсона

Каждое число, выходящее из последнего триггера, будет инвертировано, а затем передано на вход первого триггера.

Таблица истинности счетчика колец Джонсона
Qa Qb Qc Qd 0
1 0 0 0
1 1 0 0
1 1 1 0 0 1 1
0 1 1 1
0 0 1 1
0 0

Таблица истинности начинается с 0000.Это означает, что он срабатывает автоматически.

Счетчик Джонсона не требует ввода. Более того, счетчик Джонсона имеет больше состояний, чем счетчик прямого кольца. Двоичный счетчик имеет

состояний, прямой кольцевой счетчик имеет N состояний, а кольцевой счетчик Джонсона имеет 2N состояний.

Если вы хотите создать мини-проект, чтобы понять работу счетчика на практике, вот хороший вариант:

Если вы нашли этот пост информативным или хотели бы, чтобы мы добавили еще несколько концепций или объяснили вещи по-другому, позвольте мы знаем внизу.

Как обратить пользовательские счетчики CSS

Мне нужен был пронумерованный список постов в блогах, который должен был быть последним / старшим первым, а оттуда идти вниз. Как это:

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

Но это всего лишь текст. Я хотел сделать это с помощью семантического элемента

    .

    Легкий путь

    Это можно сделать, используя свойство HTML reverse на странице

      :

      .
        <старый обратный>
      
    1. Это
    2. Список
    3. Будет
    4. Пронумеровано
    5. Обратный

    Для большинства людей этого будет достаточно.Работа выполнена.

    Но мне понадобилось кастомных стилей для счетчиков.

    Сообщите, что пользовательские стили номеров списков могут быть выполнены с помощью псевдоэлемента :: marker , но это еще не поддерживается Chrome (хотя я слышал, что он скоро появится).

    Поскольку мне нужны были полностью кроссбраузерные пользовательские стили номеров, я выбрал специальные счетчики.

    Добавление и стиль настраиваемого счетчика

    Чтобы стилизовать счетчики упорядоченного списка по-другому, чем остальной список, необходимо отключить счетчики по умолчанию и создать и показать свои собственные с помощью счетчиков CSS.Крис недавно поделился несколькими рецептами, которые стоит попробовать.

    Предположим, у нас есть следующий HTML:

      
    1. Пункт 1
    2. Пункт 2
    3. Пункт 3

    … сначала нам нужно отключить счетчики по умолчанию, которые поставляются со всеми упорядоченными списками, установив для свойства CSS list-style-type значение none следующим образом:

      ol.fancy-numbered {
    тип-стиль-список: нет;
    }  

    Это убирает всю нумерацию по умолчанию.Затем мы создаем счетчик в CSS для отслеживания количества элементов в списке.

      ol.fancy-numbered {
    тип-стиль-список: нет;
    сброс счетчика: а;
    }  

    Это дает нам счетчик с именем «а», но его можно называть как угодно. Давайте отобразим наш счетчик с помощью псевдоэлемента :: before в элементе списка (

  1. ).

      ol.fancy-numbered li :: before {
    content: counter (a) '.';
    }  

    Это установит для содержимого псевдоэлемента значение нашего счетчика.Прямо сейчас рядом с вашим элементом списка будет напечатана 1.

    Нам нужно указать счетчику CSS, как увеличиваться.

      ol.fancy-numbered li :: before {
    content: counter (a) '.';
    счетчик инкремента: a;
    }  

    Начальное значение «a» — ноль, что кажется странным, но приращение по умолчанию равно 1, что означает, что оно становится фактической начальной точкой. Увеличение на 1 просто является значением по умолчанию, но мы можем изменить это, как мы скоро увидим.

    Теперь мы можем приступить к применению любых настраиваемых стилей к счетчику, потому что счетчик — это просто текстовый псевдоэлемент, который широко открыт для стилизации:

      ол.fancy-numbered li :: before {
    content: counter (a) '.';
    счетчик инкремента: a;
    позиция: абсолютная;
    слева: 0;
    цвет синий;
    размер шрифта: 4rem;
    }  

    Например, здесь мы сделали цвет счетчика синим и увеличили размер шрифта. Это то, что мы не могли сделать с помощью счетчика по умолчанию.

    Счетчики реверсивные по индивидуальному заказу

    Если мы добавим свойство , перевернутое , к элементу

      , как мы это делали раньше, мы не увидим никакого эффекта, потому что мы отключили нумерацию по умолчанию.Именно этим и занимается это свойство.

        <старый обратный>
      
    1. Пункт 1
    2. Пункт 2
    3. Пункт 3

    Приведенный выше код не влияет на нашу индивидуальную нумерацию. По-прежнему, вероятно, стоит оставить его там, поскольку мы намерены перевернуть список. Это сохраняет семантическую точность.

    Чтобы изменить визуальный порядок нашей нумерации на основе счетчиков, нам нужно знать общее количество элементов в списке и дать счетчику команду начинать с этого числа, а затем уменьшать оттуда.

      ol.fancy-numbered {
    сброс счетчика: 4;
    тип-стиль-список: нет;
    }  

    Здесь мы устанавливаем counter-reset на 4. Другими словами, мы говорим браузеру начать счет с 4 вместо 1. Мы снова используем 4 вместо 3, потому что counter () Правило применяется к первому элементу в списке, который равен 0. Но в случае, когда мы считаем в обратном порядке, 4 становится нашим 0. Если мы начали с 3 и уменьшили, закончим на 0 вместо 1.

    Затем мы изменяем наше правило counter-increment на , уменьшая на 1, а не увеличивая, делая его отрицательным целым числом .

      ol.fancy-numbered li: before {
    content: counter (a) '.';
    счетчик-инкремент: -1;
    позиция: абсолютная;
    слева: 0;
    цвет синий;
    размер шрифта: 4rem;
    }  

    И все! Теперь мир - ваша устрица для таких вещей, как степ-трекеры:

    Или как насчет временной шкалы:

    Может бизнес-план?

    Программируемая логика

    - Как мне перевернуть двоичный счетчик после того, как он досчитает до 1111? Программируемая логика

    - Как мне перевернуть двоичный счетчик после того, как он досчитает до 1111? - Обмен электротехнического стека
    Сеть обмена стеков

    Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

    Посетить Stack Exchange
    1. 0
    2. +0
    3. Авторизоваться Зарегистрироваться

    Electrical Engineering Stack Exchange - это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

    Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

    Кто угодно может задать вопрос

    Кто угодно может ответить

    Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

    Спросил

    Просмотрено 472 раза

    \ $ \ begingroup \ $

    Хотите улучшить этот вопрос? Добавьте подробности и проясните проблему, отредактировав этот пост.

    Закрыт 4 года назад.

    У меня есть 1 4-битный синхронный счетчик вверх / вниз 74LS191, подключенный к 2 декодерам / демультиплексорам 1 из 8 74LS138 и к 2 светодиодным полосам, отсчитывающим от 0000 до 1111. Теперь мне нужно изменить счет с 1111 на 0000, так с 0000 до 1111 обратно на 0000. Могу ли я использовать защелку SR и как?

    jbarlow

    1,95599 серебряных знаков1515 бронзовых знаков

    Создан 08 авг.

    \ $ \ endgroup \ $ 1 \ $ \ begingroup \ $

    Вы можете использовать двойной вентиль NAND с 4 входами для обнаружения 0000 и 1111 и установки или сброса триггера направления.