СЧЕТЧИКИ
Классификациясчетчиков
Цифровымсчетчикомимпульсовназываютпоследовательностныйцифровойузел,которыйосуществляетсчетпоступающихнаеговходимпульсов.Результатсчетаформируетсясчетчикомвзаданномкoдeиможетхранитьсятребуемоевремя.
СчетчикистроятнаТ-триггерахиТV-триггерахсприменениемпринеобходимостилогическихэлементоввцепяхмежразрядныхсвязей.КоличествотриггеровNдолжнобытьтаким,чтобымножествовнутреннихсостоянийсчетчика2Nбылонеменьшемаксимальногочислаимпульсов,котороедолжнобытьзафиксировано.Сприходомочередногосчетногоимпульсаизменяетсясостояниесчетчика,котороевзаданномкодеотображаетрезультатсчета.
СчитываниерезультатапараллельнымN-разряднымкодомможетбытьпроизведенопослекаждогосчетногоимпульса.Есликоличествосчетныхимпульсовнеограничивать,тосчетчикбудетработатьврежимеделенияихчисланакоэффициент(модуль)счетаКсчравный2N.Черезкаждые2Nимпульсовонбудетвозвращатьсявначальноесостояниеисновасчитатьимпульсы.Этаоперацияназываетсяделением,асчетчики,ееосуществляющие,делителями.
Еслинеобходимыйкоэффициентсчетанеравен2Nприменяютразличныеспособысокращениячиславнутреннихсостоянийсчетчика.Дляпостроениясчетчикамогутприменятьнетолькотриггерысосчетнымвходом,ноиD-триггеры,иJК-триггерыдвухступенчатойструктурыилисдинамическимуправлением.
Счетчикиможноклассифицироватьпорядупризнаков.Понаправлениюсчетаихделятнасуммирующие(спрямымсчетом),вычитающие(собратнымсчетом)иреверсивные.Всуммирующихсчетчикахсприходомочередногосчетногоимпульсарезультатувеличиваетсянаединицу,ввычитающих–уменьшаетсянаединицу.Реверсивныминазываютсясчетчики,которыемогутработатькакврежимесуммирующегосчетчика,такиврежимевычитающегосчетчика.
Поспособуорганизациипереносаразличаютсчетчикиспоследовательным,параллельнымикомбинированным(параллельно-последовательным)переносом.
Конструктивноцифровыесчетчикимогутбытьвыполненыввидесовокупностиинтегральныхмикросхем-триггepовопределеннымобразомсоединенных,иввидеодноймикросхемыповышенногоуровняинтеграции,содержащейсформированнуюнаединойподложке.
Счетчикиспоследовательнымпереносом
Рассмотримпримерреализациитрехразрядногосуммирующеговкоде8-4-2-1счетчикаспоследовательнымпереносом.
Порядоксменысостоянийсчетчиказадантабл.1.Вкачествеисходногопринятосостояние,котороеопределяетсянулевымуровнемнавыходахвсехтриггеров,т.е.Q1=Q2=Q3=0.Какследуетизтаблицы,сприходомочередногосчетногоимпульсаксодержимомусчетчикаприбавляетсяединица.Приэтомувеличиваетсянаединицуномерсостояния,являющийсядесятичнымэквивалентомсоответствующегоданномусостояниюдвоичногочисла.
Изменениесостояниякаждогопоследующегоразрядапроисходитприизменениисостоянияпредыдущегоразрядаот1к0.Этоозначает,чтоеслиданныйтриггервсчетчикепереходитизсостояния1всостояние0,наеговыходедолженформироватьсясигналпереноса,опрокидывающийследующийтриггер.Еслижеданныйтриггерпереходитиз0в1,тосигналапереносанаеговыходенедолжнобыть.
Изтабл. 1 такжеследует,чтотриггерпервого,самогомладшегоразряда,долженменятьсвоесостояниекаждыйразсприходомочередногосчетногоимпульса,атриггеркаждогопоследующегоразряда–вдвоережетриггерапредыдущегоразряда.
Описанныепорядоксменысостоянийсчетчикаихарактерпроцессаихустановлениямогутбытьреализованы,еслисчетчикбудетпостроеннапоследовательносоединенных триггерах.Каждыйпоследующийразрядприэтомбудетпереключатьсясигналомпереноса,формируемымнавыходепредыдущегоразряда.Счетныеимпульсыдолжныбытьподанынавходтриггерасамогомладшегоразряда.Счетчики,построенныетакимобразом,получилиназваниесчетчиковспоследовательнымпереносом.
Рассмотрим счетчик на D-триггерах,которыедляопрокидываниятребуютперепадауровняот0к1.Прииспользованиитакихтриггеровдляпостроениясуммирующегосчетчикаспоследовательнымпереносомнеобходимовходкаждогопоследующеготриггерасоединятьсинверснымвыходомпредыдущего.Примертакогосчетчикаприведеннарис.5.
Рис.5.СчетчикнаD-триггерахсдинамическимуправлением:
а–функциональнаясхема;б–условноеобозначение
Вычитающийсчетчикспоследовательнымпереносомимеетобратныйпорядоксменысостояний:сприходомочередногосчетногоимпульсасодержащеесявсчетчикечислоуменьшаетсянаединицу(табл.2).
Изтаблицыследуетещеоднаособенностьвычитающегосчетчика,отличающаяегоотсуммирующегоисостоящаявтом,чтотриггеркаждогопоследующегоразрядаопрокидываетсяприизмененииуровнянавыходетриггерапредыдущегоразрядаот0к1,т.е.присигналезайма,обратномсигналупереносавсуммирующемсчетчике.Строитсявычитающийсчетчиктакже,каксуммирующий,ностемотличием,чтосовходомкаждогопоследующеготриггерасоединяетсядругойвыходпредыдущеготриггера.
САМОСТОЯТЕЛЬНО ПОСТРОИТЬ!!!
Такимобразом,всчетчикеспоследовательнымпереносомнеэффективноиспользуетсябыстродействиетриггеров,особенноприбольшомчислеразрядов.Вэтомсостоитсущественныйнедостатоксчетчиковспоследовательнымпереносом,из-закоторого,несмотрянапростотуиудобствореалиизациисхемы,областьихпримененияограничиваетсяцифровымиустройствамиснебольшимчисломразрядовиневысокимбыстродействием.