Счетчики.

Счетчик – последовательное устройство, предназначенное для подсчета количества импульсов и фиксации этого значения в двоичном коде. Структурно n-разрядный счетчик состоит из n-разрядных схем, каждая из которых содержит триггер и комбинационную схему, формирующую сигналы управления переключения триггера. Обычно разрядные ячейки в счетчиках соединены последовательно.

В счетчиках могут выполняться следующие микрооперации:

ü установка счетчика в исходное состояние;

ü запись в счетчик заданного начального значения количества импульсов;

ü хранение информации;

ü инкремент (увеличение на 1 содержимого счетчика) по приходу синхроимпульса;

ü декремент (уменьшение на 1 содержимого счетчика) по приходу синхроимпульса;

ü выдача информации параллельным кодом.

Основные характеристики счетчиков:

ü Модуль счета (М) – статистическая характеристика, определяющая максимальное количество импульсов поданных на вход счетчика, после которого счетчик устанавливается в исходное состояние, т.е. в «0» или «1».

ü Время переключения – является динамической характеристикой и характеризует быстродействие счетчика. Время переключения измеряется от момента подачи счетного импульса до момента установления выходного кода счетчика. Быстродействие должно быть согласовано с частотой подачи импульсов на вход.

Классификация счетчиков:

1) по модулю счета:

ü двоичные (модуль счета счетчика М=2ⁿ, где n – разрядность счетчика);

ü двоично-кодированные (модуль счета счетчика отличен от 2ⁿ).

2) по направлению счета:

ü суммирующие (при поступлении очередного счетного импульса происходит инкремент содержимого);

ü вычитающие (при поступлении очередного счетного импульса происходит декремент содержимого);

ü реверсивные (направление счета зависит от управляющего сигнала, определяющего направление счета).

 

3) по виду межразрядных связей:

ü с последовательным переносом (переключение триггеров в разрядных схемах происходит последовательно друг за другом);

ü с параллельным переносом (триггеры в разрядных схемах переключаются одновременно);

ü комбинированные.

В качестве примера рассмотрим структуру двоичного трехразрядного счетчика. Таблица истинности такого счетчика приведена в табл. 4.1, где С – импульсы поступающие на вход, Q0, Q1 и Q2 – выходы разрядных ячеек.

Таблица 4.1

Таблица истинности двоичного трехразрядного счетчика

№ п/п	C	Q2	Q1	Q0

 

На рис. 4.1 приведены схема и диаграммы работы трехразрядного двоичного счетчика построенного на асинхронных Т-триггерах с управлением по заднему фронту. В данном счетчике с приходом каждого следующего импульса происходит инкремент его содержимого, т.е. счетчик суммирующий.

Теперь рассмотрим тот же счетчик, только заменим в нем триггеры на триггеры, работающие по переднему фронту (рис.4.2). Содержимое счетчика декрементируется по приходу каждого следующего импульса, т.е. счетчик будет вычитающим.

Рассмотрим тот же счетчик (рис.4.1), но, используя инверсный выход, а не прямой, мы получим вычитающий счетчик (рис.4.3).

 

а)

б)

Рис. 4.1. Трехразрядный двоичный счетчик, построенный на асинхронных Т-триггерах с управлением по заднему фронту: а) схема; б) временные диаграммы

 

 

а)

б)

Рис. 4.2. Трехразрядный двоичный счетчик, построенный на асинхронных Т-триггерах с управлением по переднему фронту: а) схема; б) временные диаграммы

 

 

а)

б)

Рис. 4.3. Вычитающий трехразрядный двоичный счетчик: а) схема; б) временные диаграммы

Объединив вместе суммирующий (рис.4.1) и вычитающий (рис.4.3) счетчики можно получить реверсивный счетчик (рис.4.4). +/- – управляющийсигнал, когда +/-=0, то верхние & отключают прямые выходы, а нижние & подают сигнал с инверсных выходов, происходит вычитание. Если +/-=1, то сложение.

 

Рис. 4.4. Реверсивный счетчик.

Рассмотренные счетчики импульсов являются счетчиками с последовательным переносом, так как переключение триггеров в счетчике происходит последовательно друг за другом. Очевидно, что время переключения счетчика будет зависеть от количества последовательно соединенных триггеров, т.е. от разрядности счетчика.