69. Счетчики, общие сведения, принцип работы.

Счетчики- устройство, совокупность сигналов на выходе которого в определенном коде отображает число импульсов, поступивших на его вход.

Для создания счетчиков несколько триггеров Т-типа соединяют последовательно ,так, чтобы выходе предыдущего триггера был подключен ко входу последующего. Каждый триггер имеет только два устойчивых состояния. Поэтому кол-во комбинаций выходных сигналов, снимаемых с выходов всех триггеров, и максимальное кол-во подсчитанных импульсов равно Nmax=2^m, m- кол-во последовательно включенных триггеров.

Каждый триггер наз-ся разрядом счетчика. Если m=4,то 4-хразрядный. Максимально число, кот. Может посчитать счетчик Nmax, наз-ся коэффициентом, или модулем, счета Kсч (Ксч= Nmax). Если кол-во входных импульсов Nвх> Kсч, то происходит переполнение счетчика( он возвращается в нулевое состояние и цикл счета повторяется). Т.о Kсч хар-ет число входных импульсов, необходимых для того, чтобы один цикл преобразования был выполнен и счетчик вернулся в исходное состояние. Счетчики-делители –счетчики, выполняемые ф-ию деления частоты fвых=fвх/ Kсч;(при подаче на вход непрерывной последовательности с частотой fвх на его выходе будет последовательность.

Обозначение счетчиков: СТ. Числа после СТ- коэффициент счета.

Существуют различные схемы счетчиков, отличающихся назначением, типом используемых триггеров, организацией связи между ними, порядком смены состояний. По порядку изменения состояний счетчики бывают с естественным и произвольным порядком счета. В счетчиках с ест-ым значение кода каждого последующего состояния счетчика отличается на единицу от кода предыдущего состояния. В счетчиках с произвольным порядком счета значения кодов соседних состояний могут отличаться более чем на единицу. Счетчики также подразделяются на простые и реверсивные. Простые счетчики делятся на суммирующие и вычитающие. В суммирующих счетчиках код последующего состояния имеет большее значение, чем код предыдущего состояния, а в вычитающих – меньшее значение. Реверсивные счетчики могут работать как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания.

По коэффициенту счета счетчики делятся на двоичные (Kсч=2) и двоично-десятичные(Kсч=10).

По способу организации внутренних связей между триггерами их делят на счетчики: с послед. Переносом; с параллел. переносом; с комбинир. переносом; кольцевые.

Связанные с классификацией по способу орг-ии внутренних связей счетчики бывают асинхронные и синхронные. В асинхронных сч. Подсчитываемые импульсы поступают на вход только первого триггера. Каждый послед-ий управляется сигналом перыдущего. В синхрон. входные импульсы подаются на вход всех триггеров.

Вопрос 70. Регистры хранения и сдвига, принцип работы регистров.

Регистрами называют устройства, предназначенные для записи и выдачи информации, представленной в форме цифрового кода. Схемы их выполняют так, чтобы имелась возможность записать и обеспечить выдачу информации в виде парал-го или послед-го кодов. Для этого предусматривают соответствующее кол-во входных и выходных выводов. Имеются регистры, у которых входные и выходные выводы объединены между собой. По спец-м командам они исп-ся как входные или как выходные. При подобном решении в два раза уменьшается кол-во проводов, соединяющих регистр с процессором. Такие многорежимные регистры обычно называют «портами данных»,а организацию обмена информацией – «портовой». В зависимости от назначения, регистры подразделяют на хранения, сдвига и последоват-х приближений.

Регистры хранения обеспечивают запись и хранение кода числа.

Регистры подразделяют на статистические и динамические. Статистические выполняют на триггерах. Они могут как угодно долго хранить информацию. В динамических функцию элементов памяти выполняют МДП-конденсаторы. Они могут сохранять инф-ю только в течение опред-го пром-ка времени. Поэтому с динамич-х регистрах записанная инф-я должна постоянно находиться в движении. Простейший регистр выполняют в виде линейки RS- D- или JK- триггеров. Предпочитают исп-ть D-триггеры ввиду меньшего числа межсоединений, связей и доп. логич-х элементов.

Регистры хранения обеспечивают запись, хранении и выдачу инф-и в парал-м коде. От колл-ва триггеров, входящих в состав регистра, зависит разрядность записанного числа. Схема простейшего трехразрядного параллельного регистра хранения приведена (рис.1. на JK-триггерах)

Принцип работы: информация в триггеры DD2,DD4,DD6 записывается по срезу импульса на входе С. Так,если все триггеры находятся в нулевом состоянии Q1=0,Q2=0,Q3=0, а на входах D1,D2,D3 имеется логическая единица,то в момент окончания импульса, поданного на вход С. На всех выходах появится логическая единица. Код 111 будет храниться в регистре до тех пор, пока не окончится следующий импульс синхронизации на входе С и триггеры не примут состояния, характеризуемые сигналами на входах D1-D3. Инверторы DD1,DD3,DD5 необходимы для обеспечения норм.функционир-я JK-триггеров и подачи логической единицы на входы J или K.

Регистры сдвига схемотехнически аналогичны счетчикам и чаще всего выполняются на основе D-триггеров. С их помощью можно: записать и хранить слово в последовательном коде; изменить положение цифрового слова в разрядах регистра путём сдвига его влево и вправо; преобразовать числа, представленные в параллельном коде, в числа в последовательном коде и наоборот. Соответственно и считывание информации в них может быть выполнено двумя способами: в течение определенного времени в последовательном коде; одновременно в параллельном коде.

Если схема регистра выполнена так, что записанная информация может сдвигаться только в одном направлении (вправо или влево),то его называют однонаправленным. Если сдвиг цифрового слова возможен в обе стороны, то регистр двунаправленный или реверсивный. Регистры,в которые цифр.слова можно сдвигать вправо и влево,записывать в послед. и параллельном кодах и считывать в послед. и парал-м кодах называют универсальными. Схема однонаправленного сдвига на рис.2 (а) и его условное обозначение (б):

(рис.2)

Цифровое чило, которое требуется записать в последовательном коде, подается на вход D. Запись каждого разряда происходит «по фронту» импульсов синхронизации, подаваемых на вход С. Они должны следовать с той же частотой, с которой меняются сигналы на входе D, но для четкой и увренной работы должны быть сдвинуты относительно его по фазе так, чтобы фронты импульсов не совпадали. Вход R используется для установки всех триггеров в нулевое состояние.

Принцип работы:Т.к в составе регистра имеется 4 триггера – он четырехразрядный, в него мб записано цифровое слово,состоящее из четырёх разрядов, например, 0101. Т.к. триггер типа D есть триггер задержки, то при переходе сигнала старшего разряда цифрового слова и импульса на вход С в первом триггере DD1 запишется его значение. Во втором триггере DD2 состояние не изменится,т.к. новое значение сигнала на выходе триггера DD1 и соотв-но на входе DD2 появится только через пром-к времени t. Все триггеры срабатывают одновременно по фронту импульса синхронизации. Поэтому сигнал, появившийся на их входе через промежуток времени t не может изменить их состояние. И только при следующем импульсе синхронизации «сигнал» выхода триггера DD1 запишется в триггер DD2. Но он по той же причине не сумеет изменить состояние триггера DD3. Нужен третий импульс синхронизации, чтобы значение записанное в DD1 при первом импульсе, записалось в DD3 и т.д. Т.о., при каждом импульсе синхронизации число каждого разряда перемещается направо и записывается в следующий триггер.