Счётчики относятся к функциональным узлам последовательностного типа, логическое состояние которых определяется последовательностью поступления входных сигналов. Счётчики применяются в различных цифровых устройствах. Назначение счётчика очевидно: это подсчёт числа некоторых событий или временных интервалов, либо упорядочение событий в хронологической последовательности. Счётчики могут выполнять и другие функции, например, их можно использовать для адресации, в качестве делителей частоты и элементов памяти.
Счётчик характеризуются прежде всего модулем счёта (ёмкостью) М. Он 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, по способу подачи тактового импульса.
По значению модуля счёта различают двоичные (М=2n ), двоично-кодированные (с произвольным модулем, но кодированием состояний двоичными кодами), счётчики с одинарным кодированием и др.
По направлению счёта счётчики делят на суммирующие (прямого счёта), вычитающие (обратного счёта) и реверсивные (с изменением направления счёта).
По способу организации межразрядных связей различают счётчики с последовательным, параллельным и комбинированными переносами. Параллельные счётчики называют синхронными, а последовательные - асинхронными.
Возможно вы искали - Курсовая работа: Объектно-ориентированное программирование
Цифровую схему, выполняющую функцию счёта, можно собрать из триггеров. Рассмотрим некоторые схемы счётчиков.
Счётчики со сквозным переносом
Процедура двоичного и десятичного счёта показана в табл. 13.1. Используя 4 двоичных разряда (D , C , B и A ) можно считать от 0000 до 1111 (от 0 до 15 в десятичной системе). Столбец А соответствует самому младшему разряду, а столбец D самому старшему разряду. Если нужен счётчик, который считает от 0000 до 1111 (в двоичной системе), у него должно быть 16 различных выходных состояний, т.е. нужен счётчик с модулем 16 . На рис.13.1 показана схема счётчика по модулю 16 , составленная из 4 JK ‑триггеров. Каждый JK ‑триггер работает в режиме переключения (J=K=1 ). Пусть в начальный момент состояние выходов счётчика соответствует двоичному числу 0000 (счётчик очищен). При поступлении тактового импульса 1 на синхронизирующий вход (C ) триггера T1 этот триггер переключается (при прохождении среза импульса) и на индикаторе появляется двоичное число 0001 . Тактовый импульс 2 возвращает триггер T1 в исходное состояние 0 (Q=0 ), что в свою очередь приводит к переключению триггера T2 в состояние 1 (Q=1 ). На индикаторе появится число 0010 . Счёт продолжается: срез сигнала на выходе каждого триггера запускает следующий триггер.
Таблица 13.1.
Таблица двоичного и десятичного счета
Рис.13.1. Схема счетчика по модулю 16
Похожий материал - Учебное пособие: Объектно-ориентированное программирование на Borland C++
Из табл.13.1 видно, что цифры (1 или 0 ) в столбце А изменяется на каждом шаге счёта, т.е. триггер T1 переключается с приходом каждого нового тактового импульса. Из столбца В видно, что триггер T2 переключается в два раза реже триггера T1 . Каждый более старший разряд «переключается» в 2 раза реже предыдущего.
На рис.13.2 показаны временные диаграммы при работе счётчика в процессе счёта до 10 (двоичное число 1010 ).
Рис.13.2. Временные диаграммы работы счетчика по модулю 16
Синхронизирующему входу состветствует верхняя диаграмма. Диаграммы для выходов Q триггеров T1 , T2 , T3 , T4 приведены ниже. Под диаграммами указаны двоичные числа, соответствующие различным состояниям счётчика. Из рис.13.2 видно, что тактовые импульсы запускают только триггер T1 , триггер T1 запускает триггер T2 , триггер T2 запускает триггер T3 и т.д. Каждый триггер воздействует только на один (следующий за ним триггер), поэтому для переключения всех триггеров необходимо некоторое время. Например, на импульсе 8 (рис.13.2) тактовый импульс запускает триггер T1 , вызывая его переключение в состояние 0 . Это в свою очередь приводит к переключению триггера T2 из состояния 1 в состояние 0 . Затем точно также переключается T3 . В момент установки на выходе Q триггера T3 уровня логического 0 запускается триггер T4 , который переключается из состояния 0 в состояние 1 . Таким образом, изменение состояний последовательно распространяется по цепочке триггеров. 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, изображённый на рис.13.1 является суммирующим (прямого счёта).
Очень интересно - Курсовая работа: Об’єктно-орієнтована програма обліку продуктового магазину
Асинхронные счётчики по модулю 10
Счётчик по модулю 10 считает от 0000 до 1001 (от 0 до 9 в десятичной системе), т.е. до черты в табл.13.1. Для построения такого счётчика трёх триггеров недостаточно (10 >23 ), поэтому он содержит 4 триггера, но имеет обратные связи, останавливающие счёт при коде 9=1001 . На рис.13.3 показана схема счётчика по модулю 10 , в которую кроме 4 триггеров включён логический элемент И‑НЕ, для установки всех триггеров в нулевое состояние (очистки счетчика) с приходом десятого импульса.
Рис.13.3. Схема асинхронного счетчика по модулю 10
Рассмотрим принцип работы данной схемы (рис.13.3). Из табл.13.1 видно, что за числом 1001 следует 1010 (10 в десятичной системе). При подаче логической 1 , содержащейся в разрядах двоек и восьмерок двоичного числа 1010 , на входы элемента И‑НЕ, этот элемент подаст логический 0 на входы R четырех триггеров. Таким образом, все триггеры установятся в состояние 0 и счетчик снова начинает считать от 0000 до 1010 . Подобное использование логического элемента И‑НЕ позволяет создать счетчики с некоторыми другими значениями модуля. Счетчик, изображенный на рис.13.3 называют также декадным (десятичным) счетчиком.
Вам будет интересно - Реферат: Одномерная оптимизация функций методом золотого сечения
Синхронные счетчики
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, поэтому младшие разряды результирующего кода появляются на выходах триггеров не одновременно, т.е. несинхронно с соответствующим тактовым импульсом. Например, для четырехразрядного асинхронного счетчика код 1111 появится на выходах триггеров уже после того, как поступит шестнадцатый тактовый импульс. Код 1111 сформируется не одновременно.
Рассмотрим схему 3 ‑разрядного счетчика по модулю 8 (рис.13.4). Все синхронизирующие входы триггеров (C ) соединены параллельно, тактовые импульсы поступают непосредственно на синхронизирующий вход каждого триггера.
Рис.13.4. Схема синхронного счетчика по модулю 8
Похожий материал - Курсовая работа: Однопроходный/двухпроходный транслятор с языка математических выражений на язык деревьев вывода
Последовательность двоичных чисел, проходимая счетчиком за один цикл счета (счетная последовательность) приведена в табл.13.2.
Таблица 13.2.
Счетная последовательность импульсов
