Лекция 1 3 СЧЕТЧИКИ Общие сведения о

Лекция 1 3 СЧЕТЧИКИ

Общие сведения о счетчиках Счётчики относятся к функциональным узлам последовательностного типа, логическое состояние которых определяется последовательностью поступления входных сигналов.

Общие сведения о счетчиках Счётчик характеризуются прежде всего модулем счёта (ёмкостью) М. Счетчик переходит при поступлении входных сигналов из состояния в состояние, после каждых М сигналов возвращаясь к началу цикла. Счётчики классифицируют по: значению модуля, направлению счёта, способу организации межразрядных связей, способу подачи тактового импульса.

Общие сведения о счетчиках По значению модуля счёта различают: двоичные ( М=2 n ), двоично-кодированные (с произвольным модулем, но кодированием состояний двоичными кодами), счётчики с одинарным кодированием и др.

Общие сведения о счетчиках По направлению счёта счётчики делят на: суммирующие (прямого счёта), вычитающие (обратного счёта), реверсивные (с изменением направления счёта).

Общие сведения о счетчиках По способу организации межразрядных связей различают: счётчики с последовательным, параллельным, комбинированными переносами. Параллельные счётчики называют синхронными, а последовательные — асинхронными.

Счётчики со сквозным переносом Таблица двоичного и десятичного счета Двоичный счет DCBA 8421 Десятичный счет

Схема счётчика по модулю 16 DCAB д в о и ч н ы й в ы х о д Q T 1 в х о д Q T 2 Q T 3 Q T 4 J C K

Временные диаграммы счётчика по модулю 16 C 1234567891 0 T 1 Q T 2 Q T 3 Q T 4 Q В х о д В ы х о д ы д в о и ч н ы й с ч е т

Счётчик по модулю 16 Рассматриваемый счётчик называют счётчиком со сквозным переносом. Кроме этого данный счётчик можно назвать асинхронным , поскольку предыдущий триггер вырабатывает для последующего тактовые импульсы. По направлению счёта счётчик является суммирующим (прямого счёта).

Асинхронный счётчик по модулю 10 д в о и ч н ы й в ы х о д Q T 1 в х о д Q T 2 A Q T 3 Q T 4 J C K 321 B & DC RRRR

Синхронные счётчики В синхронных счетчиках все триггеры получают тактовый импульс одновременно , поскольку тактовые входы их соединяются параллельно. Такие триггеры переключаются практически одновременно. В асинхронных счетчиках каждый триггер вносит в процесс счета определенную задержку.

Синхронный счётчик по модулю 8 CAB д в о и ч н ы й в ы х о д Q T 1 в х о д Q T 2 Q T 4 J C K 321 &

Счетная последовательность импульсов. Двоичная счетная последовательность Cтрока Номер тактового импульса. CBA Десятичные числа

Вычитающие счетчики Схема асинхронного вычитающего счетчика по модулю 8 CAB д в о и ч н ы й в ы х о д T 1 T 2 Q T 3 QQJ C KQ S Q J C K S п р е д у с т а н о в к а Q S т а к т о в ы е и м п у л ь с ы

Счетная последовательность импульсов. Двоичная счетная последовательность Номер тактового импульса. CBA Десятичные числа

Самоостанавливающиеся счетчики CAB д в о и ч н ы й в ы х о д T 1 T 2 J Q T 3 QQ K J C KQ S Q J C S п р е д у с т а н о в к а Q S т а к т о в ы е и м п у л ь с ы

Счетчики — делители частоты С х е м а д е л е — н и я н а 5 0 Г ц1 Г ц ( 1 и м п у л ь с в 1 с е к ) В х о д. В ы х о д Система с делителем частоты

Схема декадного счетчика DCABQA C QB QC QD В ы х о д ы д е к а д н ы й с ч е т ч и к т а к т о в ы е и м п у л ь с ы В х о д

Временные диаграммы декадного счетчика C QD В х о д В ы х о д

Структурная схема делителя частоты на 50 : 55 0 Г ц В х о д : 1 01 Г ц В ы х о д С ч е т ч и к п о м о д у л ю Д е к а д н ы й с ч е т ч и к

Интегральные схемы счетчиков Схема четырехразрядного двоичного счетчика делителя ‑ на 2 , на 6 и на 12 (К 155 ИЕ 4). Если подать тактовые импульсы с частотой f на вход С 1 , то на выходе А получим частоту f/2. Тактовые импульсы с частотой f на входе С 2 запускают делитель на 6 и на выходе D имеем частоту f/6.

Интегральные схемы счетчиков При этом на выходах B и C имеем импульсы с частотой f/3. На выводы R 1 и R 2 подаются команды сброса. Для построения счетчика с модулем деления 12 , требуется соединить делители на 1 и на 6 , соединив выход А со входом С 2. На вход С 1 подается входная частота f , на выходе D получаем последовательность импульсов с частотой f/12.

Схема четырехразрядного двоичного счетчика д в о и ч н ы й в ы х о д Q T 1 Q T 2 A Q T 3 Q T 4 J C K B & DC Q C 1 C 2 R 1 R 2 RRRR

Проектирование счетчиков Рассмотрим пример структурного проектирования счетчиков. Выполним синтез структуры суммирующего синхронного (параллельного) счетчика по модулю 10 на JK‑ триггерах.

Проектирование счетчиков Для реализации счетчика требуется не менее 4 триггеров, поскольку трех триггеров недостаточно 2 3 < 10. Чтобы получить структуру с минимальным числом триггеров, примем m=4 (четырехразрядный счетчик). При этом 2 m -M=2 4 -10=6 состояний счетчика будут нештатаными. Рассмотрим таблицу состояний счетчика, в которой в последних четырех столбцах показана функция переходов F для каждого разряда.

Таблица состояний счетчика Исходное состояние Следующее состояние Функции переходов Десятичные числа 000010001001000 200100011001 3001101000 401000101010 50101011001 601100111011 701111000 810001001100 91001000000 n D n Cn B n A 1 n C 1 n D 1 n B 1 n

Функция переходов F Q = ∆ переход из состояния Q n =0 в Q n+1 =1 , F Q = ∆ переход из состояния Q n =1 в Q n+1 =0 , F Q = 0 сохранение состояния Q n =Q n+1 =0 , F Q = 1 сохранение состояния Q n =Q n+1 =1.

Карты Карно для функции переходов

Словарь переходов для JK -триггера. JK JK 0 1 0 x 1 x x 0 x 1 Q

Карты Карно для входов J и K триггеров 0 0 0 1 1 0 D C B A 0 00 11 11 0 1 1 0 0 0 1 1 01 1 1 1 0 00 11 11 0 1 K 4 K 3 K 2 K 1 J 4 J 3 J 2 J

Выражения для функции входов J и K триггеров 1 2 3 4 , , , 1 J AD J ABC K 1 K AB K A J

Схема декадного счетчика 1 д в о и ч н ы й в ы х о д Q T 1 в х о д Q T 2 A Q T 3 Q T 4 J C K BDC &&& Q