Лекция8Лекция8 Счётчики:1)Общие сведения2)Суммирующие счётчики3)Вычитающие счётчики4)Микросхема счётчики

Общие сведения

Счетчиком называют цифровой узел, предназначенный для подсчета числа импульсов, поданных на его вход, и формирования результата в заданном коде.Специфической для счетчиков операцией является изменение их содержимого на единицу при поступлении на вход каждого импульса. В общем случае счетчик обеспечивает хранение слова информации (числа Е) и выполнения над ним операции счета. Операция счета заключается в изменении числа Е, хранящегося в счетчике, на 1. Счетчик, в котором выполняется операция счета Е = Е + 1, называется суммирующим, а счетчик, реализующий операцию счета Е = Е - 1, - вычитающим. Счетчик, реализующий обе операции, называется реверсивным. Счетчиком выполняются и другие операции: сброс, параллельная загрузка и т д. Число Е, хранящееся в счетчике, может быть представлено в двоичном, двоично-десятичном и других кодах. Конструктивно счетчики выполняются в виде совокупности интегральных схем Т-триггеров, которые можно получить из D- или JK- триггеров, или одной интегральной схемы, содержащей многоразрядный счетчик.

Десятичный эквивалент двоичного числа

Двоичное числоХ3 Х2 Х1 Х0

Десятичный эквивалент двоичного числа

Двоичное числоХ3 Х2 Х1 Х0

0 0 0 0 0 8 1 0 0 0

1 0 0 0 1 9 1 0 0 1

2 0 0 1 0 10 1 0 1 0

3 0 0 1 1 11 1 0 1 1

4 0 1 0 0 12 1 1 0 0

5 0 1 0 1 13 1 1 0 1

6 0 1 1 0 14 1 1 1 0

7 1 1 1 15 1 1 1 1

T2f

T1 T3 Tn-1

Вход

Q0Q1Q2Q3Qn-1

T0

f/2 f/4 f/8 f/16 f/2n

Суммирующие счётчики

Схема суммирующего счетчика на основе синхронных D-триггеров, управляемых по входам С положительными перепадами напряжений

Сброс

R

D

C

T1Q1

R

D

C

T0Q0

R

D

C

T2Q2

R

D

C

T3Q3

Q3 Q2 Q1

Счетныйвход

Сущность работы счетчика сводится к тому, что триггер Т0 под воздействием фронта импульса (положительного перепада) каждого входного импульса меняет свое состояние на противоположное. Триггеры Т1, Т2 и Т3 изменяют свое состояние на противоположное только в случаях, когда положительные перепады напряжений формируются на инверсных выходах триггеров Т0, Т1 и Т2 соответственно

Uвх

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

0 t

11 1 11 110 00Q0

0 0 1 0 0 0

0 t

0

Q0

0Q1 0 01 001 1 1

0 t

t

Q2

0 t

0 01Q2

Q1

10

0

0

t

t

Q3

t0

1Q3 0

0 t

0

Вычитающие счетчики Представление счетчика в виде цепочки Т-триггеров справедливо как для суммирующего, так и для вычитающего вариантов. Различие состоит лишь в направлении переключения предыдущего разряда, вызывающего переключение следующего. При суммировании импульсов следующий разряд переключается при переходе предыдущего из "1" в "0"

Следовательно, различие между суммирующим и вычитающим счетчиками состоит в разном подключении входов триггеров к выходам предыдущих. Если счетчик строится из Т-триггеров с прямым динамическим управлением, то характер подключения следующих триггеров к предыдущим для получения операция счета С = С + 1 и С = С – 1

Cчет С = С - 1

Cчет С = С + 1

TiTi+1 Ti+2Вх

Схема вычитающего счетчика на основе синхронных D-триггеров, управляемых по входам С положительными перепадами напряжений

Счетныйвход

Уст. "0"

R

D

C

T1Q1

R

D

C

T0Q0

R

D

C

T2Q2

R

D

C

T3

Q3

Q3 Q2 Q1 Q0

Временные диаграммы, иллюстрирующие работу вычитающего счетчика с модулем счета 16, приведены на рис. 6. Предполагается, что в исходном состоянии в счетчике хранится число С = 15 (двоичный эквивалент 1 1 1 1).

Микросхема счётчикиМикросхемы счетчиков имеют обозначение ИЕ. В сериях ТТЛ и на КМДП-транзисторах имеется порядка 20 микросхем различных преимущественно 4- разрядных счетчиков, а в сериях ЭСЛ - порядка 10 микросхем. По функциональному назначению различают:двоичные счетчики;двоично-десятичные счетчики;реверсивные счетчики;программируемые счетчики.Ниже рассмотрим по одной - две микросхемы счетчиков каждого типа новейших серий: КР1533 ТТЛ и КР1554 на КМДП-транзисторахСуммирующие счетчики. В серии КР1533 имеется микросхема асинхронюго 4-разрядного двоичного счетчика ИЕ5, а в серии КР1554 на КМДП-транзисторах - микросхема ИЕ23 с двумя 4-разрядными синхронными счетчиками в одном корпусе.

Двоичные счетчики: а - микросхема ИЕ5; б - микросхема ИЕ23

Счетчик ИЕ5 имеет два асинхронных входа сброса (R1 и R2), объединенных по схеме 2И-НЕ. Состоит из четырех JK-триггеров, образующих два независимых счетчика с модулем счета 2 (выход Q0) и модулем счета 8 (выходы Q1, Q2. Q3). Тактовые входы С0 и С1 обратные динамические, поэтому занесение в счетчик по срезу импульса (отрицательному перепаду).Если замкнуть выводы 1 и 12, то получится счетчик с модулем счета 16. Входную последовательность импульсов необходимо подавать на тактовый вход С0.

Микросхема ИЕ10 содержит два независимых 4-разрядных счетчика. Для счета по положительному перепаду импульсы нужно подавать на вход С, по отрицательному перепаду - на вход V. В первом случае разрешение счета уста навливается высоким уровнем на входе V, а во втором случае - низким уровнем на входе С.

Двоично-десятичные счетчики: а - КР1533ИЕ2; б - КР1554ИЕ6; в) - таблица режимов работы

В серии КР1533 имеется микросхема асинхронного 4-разрядного двоично-десятичного счетчика ИЕ2, а в серии КР1554 на КМДП-транзисторах - микросхема 4-разрядного реверсив ного двоично-десятичного счетчика ИЕ6

Микросхема КР1533ИЕ2 содержит четыре JK-триггера с обратным динамическим входом (срабатывают по отрицательному перепаду на информационных входах СО и С1). Для того, чтобы счетчик работал как 4-азрядный, выводы 1 и 12 необходимо объединить. При подаче на входы RO, RI высоких уровней на пряжения осуществляется сброс счетчика. Если на один из входов R0 или R1 и SO или S1 подать низкий уровень напряжения, то при поступлении на вход СО тактовых импульсов, счетчик будет работать как двоично-десятичный,Микросхема КР1554ИЕ6 содержит 4-разрядный реверсивный двоично-десятичный счетчик. Установка счетчика в нулевое состояние осуществляется подачей высокого уровня напряжения на вход R. Вход разрешения параллель ной загрузки РЕ - инверсный статический (управляется низким уровнем на пряжения). Входы параллельной загрузки D0...D4 используются в режиме вы читания. Тактовые импульсы счета на увеличение (+1) и на уменьшение (-1) раздельные, прямые динамические. Выходы DL, DR используются при увели чении разрядности счетчика. Параллельный двоично-десятичный код (возрас тающий или убывающий) снимается с выходов QO.. .Q3.

Литература

1) Основы вычислительной техники: Учебное пособие/ Д.П. Гонтов, К.Г. Кречетников и др: Владивосток: ТОВВМУ, 1996.

2) Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

3) Калиш Г.Г. Основы вычислительной техники. Учеб. пособ. для средн. проф. учебных заведений. – М.: Высш. Шк., 2000.

4) Евреинов Э. В. Цифровая и вычислительная техника. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

5) Цифровые устройства и микропроцессоры. Сборник заданий для лабораторных работ/ А. А. Гайзюмов, Д. П. Гонтов, А. Н. Карелин и др.: Владивосток: ТОВМИ, 1999.