Счетчики с единичным кодированием

При единичном (унитарном) кодировании состояния n-разрядного счетчика различаются только местоположением одной единицы, называемой маркирующим кодом; в других разрядах записаны нули. В отдельных случаях маркирующий код состоит из двух единиц и называется парно-единичным.

Счетчик с единичным кодированием — это цепочка триггеров, в которой обес­печивается сдвиг предварительно записанного маркирующего кода по "кольцу" в на­правлении старших разрядов (прямой счет) или младших (обратный счет). Такие счетчики часто называют кольцевыми (по аналоги с кольцевыми регистрами сдвига).

Счетчик с единичным кодированием характеризуется:

модулем К_Сч = п и емко­стью счета N_max = n - 1.

Таким образом, число состояний кольцевого счетчика равно его разрядности и существенно меньше в сравнении с другими типами счетчиков.

В кольцевых счетчиках каждый разряд имеет вес, равный номеру состояния 0, 1, 2,..., (п - 1). Из состояния (п - 1) после поступления очередного импульса счетчик образует на выходе сигнал окончания цикла (переполнения) и возвращается в на­чальное состояние с помощью цепи обратной связи с выхода старшего разряда Qn на вход младшего разряда Q₁.

Схема четырехразрядного кольцевого счетчика пока­зана на рис. 5.23, а.

Рисунок 5.22-Схема и временная диаграмма кольцевого счетчика

Перед началом работы по входу D схемы ИЛИ в младший разряд счетчика за­писывается единица и устанавливается начальный код Q₄Q₃Q₂Q₁ = 0001.

С поступ­лением каждого счетного импульса по входу синхронизации единичный код после­довательно сдвигается в сторону старших разрядов; при этом младшие разряды, выполненные на D-триггерах с динамическим управлением, обнуляются.

После при­хода четвертого импульса счетчик возвращается в начальное состояние с помощью сигнала с выхода Q₄ на вход схемы ИЛИ.

Практическое использование кольцевых счетчиков объясняется следующими его достоинствами:

• не требует выходного дешифратора, поскольку все состояния отличаются наличием единицы только в одном каком-либо триггере;

• в процессе счета всегда переключается в единичное состояние только один триггер, что обеспечивает минимальное значение t_yct;

• упрощается построение схемы контроля счетчика.

Схема счетчика Джонсона (рис. 5.24) строится на основе кольцевого, в котором обратная связь реализуется подключением инверсного выхода старшего разряда ко входу младшего.

 

Рис. 5.24. Счетчик Джонсона: а — схема; б— временные диаграммы

Счетчик Джонсона характеризуется модулем счета К_сч = 2n и емкостью счета N_max = 2п - 1. Таким образом, число состояний счетчика Джонсона в два раза боль­ше аналогичного параметра кольцевого счетчика. Однако информация на выходах счетчика Джонсона представляется не в двоичной позиционной системе счисления, которая требует дополнительного преобразования. Как видно из временных диа­грамм (рис. 5.24, б), в процессе счета вначале двигается "волна" единиц, а затем — "волна" нулей. Дешифрация состояний счетчика Джонсона осуществляется проще в сравнении с двоичными позиционными счетчиками.

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое счетчик?

2. Перечислите области применения счетчиков.

3. Сформулируйте признаки классификации счетчиков.

4. Охарактеризуйте два режима работы счетчика: управления и деления.

5. Как можно повысить быстродействие счетчика в режиме управления?

6. Чем отличается двоичный счетчик от десятичного?

7. Какие ограничения накладываются на работу реверсивного счетчика?

8. По каким правилам организуются связи между триггерами суммирующего и вычитающего счетчиков?

9. Каковы особенности работы счетчика на двухступенчатых триггерах в сравнении с D-триггерами с динамическим управлением?

10. Перечислите способы построения счетчиков с произвольным модулем счета.

11. Охарактеризуйте счетчик Джонсона.