9.2.2. Синхронный двоичный счетчик

Отличительная особенность асинхронного счетчика состоит в том, что счетные

импульсы подаются только на тактовый вход первого триггера, тогда как остальные триггеры управляются косвенно. В результате выходной сигнал приходит на оконечный триггер лишь после переключения всех предшествующих триггеров, так что выходные состояния от z₀ до z_n меняются с взаимным запаздыванием на время переключения одного триггера. В результате при длинной цепочке и высокой частоте счета z_n меняется только после появления нового счетного импульса, и после последнего счетного импульса наступает период ожидания длительностью, равной суммарной задержке сигнала всей цепочкой. Только по истечении этого периода можно оценить результат счета. Если же требуется знать состояние счетчика в процессе счета, период счетных импульсов должен быть не меньше времени задержки для цепи в целом.

Указанного недостатка нет у синхронных счетчиков. Их отличительная черта –

подача счетных импульсов одновременно на все тактовые входы С. Чтобы предотвратить срабатывание всех триггеров от каждого тактового импульса, применяются управляемые триггеры с двумя устойчивыми состояниями. Они переключаются, когда управляющая переменная T = 1.

В соответствии с табл. 9.6 условие переключения формулируется следующим образом: триггер двоичного счетчика должен переключиться, только когда управляющая

переменная всех более низких по рангу триггеров равна единице. Для этого необходимо, чтобы выполнялись равенства T₀ = 1, T₁ = z₀, T2 = z₀z₁ и T3 = z₀z₁z₂. На рис. 9.24

показано, как реализуется требуемая здесь логическая функция И.

9.2.3. Реверсивные счетчики

Существует два типа реверсивных счетчиков. У первого имеются тактовый вход

и вход, через который задают направление счета, а у второго – два тактовых входа, один из которых повышает, а другой понижает показания счетчика.

9.3. Двоично-десятичный счетчик в коде 8421

Как показывает табл. 9.6, 3-разрядный двоичный счетчик позволяет считать до 7,

а 4-разрядный – до 15. Следовательно, в счетчике натуральных двоично-десятичных чисел для каждого десятичного числа требуется 4-разрядный двоичный счетчик в качестве эквивалента счетной декады. Такая счетная декада отличается от стандартного двоичного счетчика только тем, что после каждого десятого счетного импульса она сбрасывается в нуль и выдает импульс переноса, запускающий счетную декаду более старшего десятичного разряда.

9.3.1. Асинхронный двоично-десятичный счетчик

В двоично-десятичных счетчиках существенно упрощается десятичная индикация

показаний по сравнению с чисто двоичными счетчиками, так как каждая декада

дешифруется и представляется в виде десятичного разряда.

Поскольку десятичные числа в естественном двоично-десятичном счислении

отображаются посредством 4-разрядных двоичных слов, составленных из разрядов 2³, 2², 2¹ и 2⁰, такое двоично-десятичное представление называют также кодом 8421. В табл. 9.7 демонстрируются показания десятичной декады в этом коде; они должны совпадать с табл. 9.6 вплоть до числа 9 потому, что число 10 вновь представляется как 0000. Соответствующие временные диаграммы выходных переменных показаны на рис. 9.31.

Разумеется, для того, чтобы после десятого входного импульса принудительно

вернуть счетчик в начальное состояние, требуется дополнительная логика. Но можно сэкономить логический элемент, если воспользоваться JK-триггером с несколькими входами J и K (рис. 9.32).

Отличие от чисто двоичного счетчика, изображенного на рис. 9.23, состоит в следующем: триггер F₁ не должен срабатывать после прихода каждого счетного импульса, хотя z₀ изменяет состояние с 1 на 0. Из рис. 9.23 вытекает объяснение данной особенности: z₁ должен оставаться в состоянии 0, если z₃ до прихода тактового импульса сохраняет значение 1. Чтобы создать такие условия, J-вход триггера F₁ просто подключают к ₃. При этом автоматически выполняется условие z₂ = 0 при поступлении каждого десятого импульса.

Второе отличие от двоичного счетчика состоит в том, что приход десятого импульса сопровождается переключением z₃ из состояния 1 в 0. Отметим здесь одно

неудобство: если бы тактовый вход триггера F₃ соединялся с z₂, как в двоичном счетчике,

переменная z₃ не могла бы меняться уже после восьмого счетного импульса из-за

блокировки триггера F₁ благодаря обратной связи. Поэтому тактовый вход триггера F₃

подключается к выходу триггера, который не блокируется обратной связью, то

есть, в нашем случае, к z₀.

Теперь с помощью J-входа надо воспрепятствовать преждевременному срабатыванию триггера F₃. Согласно табл. 9.7, z₃ должен принимать значение 1, только

когда z₁ и z₂ равны 1 перед приходом тактового импульса. С этой целью два J-входа триггера F₃ подключают к z₁ и z₂. Тогда с появлением восьмого счетного импульса z₃ = 1. Одновременно происходит переключение z₁ = z₂ = 0, и при поступлении очередного

тактового импульса z₃ возвращается в состояние z₃ = 0. Это случается с приходом

именно десятого импульса, поскольку тогда z₀ переходит из 1 в 0, то есть как раз

в тот момент, на который указывает табл. 9.7.