14.5 Цифровые счётчики импульсов

Цифровым счётчиком импульсов называют устройство, реализующее счёт числа входных импульсов и фиксирующее это число в каком – либо коде, например, двоичном, десятичном и т.п. Обычно счётчики строят на основе триггеров. Функциональная схема простейшего двоичного трехразрядного цифрового счётчика импульсов приведена ниже. Счетчик состоит из трех последовательно соединенных Т – триггеров, имеющих вход R для установки в состояние «0».

Рисунок 14.42 - Схема (а), динамические диаграммы импульсов (б) и условное

изображение двоичного трёхразрядного счётчика (в)

Таблица 14.1 - Состояние двоичного трёхразрядного счётчика

Такой счётчик выполняет операцию суммирования числа импульсов, поступивших на вход, поэтому его называют суммирующим. Для построения вычитающего счетчика соединяют последовательно не прямые, а инверсные выходы триггеров. Счётчики, выполняющие операции сложения и вычитания, называются реверсивными. Они имеют два входа: сложения и вычитания.

Рассмотренные счётчики относят к последовательным (асинхронным), у которых импульсы поступают только на вход триггера первого разряда, а каждый последующий триггер управляется выходным сигналом предыдущего.

Для повышения быстродействия применяют параллельные (синхронные) счётчики, в которых входной сигнал воздействует параллельно на входы синхронизации всех разрядов счётчика, построенного на JK – триггерах. Использованием JK – входов добиваются необходимой последовательности переключения триггеров.

Цифровые счётчики импульсов используют для счёта импульсов и для деления числа импульсов в автоматике и вычислительной технике.

14.6 Регистры, дешифраторы

Регистром называют устройство, предназначенное для записи и хранения дискретного «слова» - двоичного числа или другой кодовой комбинации.

Основные элементы регистра – двоичные ячейки, в качестве которых применяют триггеры. Число двоичных ячеек определяется числом двоичных разрядов «слова» (длиной слова), на которое рассчитан регистр.

Рисунок 14.43 - Схема (а) и условное обозначение (б) регистра, работающего

в параллельных кодах

В описанном регистре информация запоминается и выдается в параллельных кодах, когда каждому разряду соответствует отдельная линия связи. Более экономична передача информации в последовательных кодах, когда используется одна линия для последовательной (во времени) передачи информации. Для записи и хранения информации в последовательных кодах применяют сдвигающие регистры. Ниже представлена схема и условное изображение сдвигающего регистра на JK – триггерах. Здесь информация, поступившая на информационный вход, по окончании каждого синхронизирующего

импульса передаётся («продвигается») из предыдущего триггера в следующий триггер.

Рисунок 14.44 - Схема (а) и условное обозначение (б) сдвигающего регистра

с последовательны вводом информации

Пусть необходимо записать в регистр трёхразрядное двоичное слово 101. При поступлении в триггер Т₁ первого разряда при С=1 вводятся Поскольку JK-триггер с раздельными входами работает как синхронный RS-триггер, по окончании синхронизирующего импульса (при переходе от С=1 к С =0) на выходе триггера Т₁ появляется Q₁=1. Следовательно, по окончании первого тактового импульса

Затем на информационный вход регистра поступает второй разряд слова 0. При воздействии второго тактового импульса триггер Т₂ воспримет информацию с выхода первого триггера: По окончании второго тактового импульса а первый триггер воспримет входную информацию регистра и на его выходе Итак, произошёл сдвиг информации из первого разряда регистра во второй; точно так же по окончании третьего тактового импульса и всё слово записано в регистр. Здесь - разряды регистра.

Считывать информацию из сдвигающего регистра можно либо в последовательном коде с выхода Q₃, продвигая информацию через все разряды регистра к выходу, либо в параллельном коде одновременно с выходов Q₁, Q₂, Q₃. Заметим, что есть регистры сдвига с параллельным вводом информации. Регистр является одним из основных элементов автоматики, информационно-измерительной и компьютерной техники.

Дешифратором (декодером) называют устройство, предназначенное для распознавания различных кодовых комбинаций (слов).

Каждому слову на входе дешифратора соответствует «1» на одном из его выходов. Есть дешифраторы, преобразующие входной код x в выходной код y, называемые преобразователями кодов. Например, преобразователи двоичного кода в двоично – десятичный и наоборот. В таких преобразователях каждому слову на входе соответствует определенное слово на выходе. Дешифраторы находят разнообразное применение в вычислительной и информационно – измерительной технике. Одно из них – это управление индикаторами, отображающими знаковую и буквенную информацию. Ниже представлена схема счёта и отображения числа импульсов. Она состоит из двоичного счётчика СТ2, который представляет число поступивших на его вход импульсов в двоичном коде; дешифратора DC, управляющего транзисторными ключами на транзисторах VТ₁ – VТ₇; семисегментного светодиодного индикатора VD₁ – VD₇. Условное обозначение сегментов семисегментного индикатора показано рядом со схемой.

Рисунок 14.45 - Схема счёта и отображения числа импульсов (а) и

обозначение сегментов семисегментного индикатора (б)

Дешифраторы выпускают в виде интегральных микросхем, существуют микросхемы, объединяющие счётчик с дешифратором.

В тех случаях, когда требуется последовательно опросить логические состояния нескольких устройств и передать на один выход, применяют устройство, называемое мультиплексор (многократный).

Рисунок 14.46 - Схема (а) и эквивалентная Рисунок 14.47 - Схема (а) и условное

схема (б) мультиплексора на два входа обозначение мультиплексора на четыре входа (б)

Из рисунка 14.4,а следует, что Например, если то Таким образом, при получаем двоичное число 10, которое равно 2 в десятичном коде. В данном случае 2 – номер опрашиваемого входа, при двоичном числе 11 (3 в десятичном коде)