2.2 Вычитающие двоичные счетчики.
В вычитающих счетчиках с приходом очередного счетного сигнала предыдущий результат уменьшается на единицу. В вычитающем двоичном n-разрядном счетчике реализуется счетная последовательность чисел, начиная с 2n–1 и кончая 0. Очередное число в этой последовательности получается вычитанием единицы из предыдущего числа. После получения значения 0 последовательность повторяется. Порядок смены состояний вычитающего счетчика может быть описан в (табл. 2).
Таблица 2
Номер входного импульса |
C0 |
Q1t |
Q2t |
Q3t |
Q1t+1 |
Q2t+1 |
Q3t+1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
2 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
3 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
5 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
6 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
7 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Из таблицы следует еще одно отличие вычитающего счетчика от суммирующего: триггер каждого последующего разряда переходит в другое состояние при сигнале займа, обратном сигналу переноса в суммирующем счетчике. Поэтому вычитающий счетчик в отличие от суммирующего строится так, что со входом каждого последующего триггера соединяется инверсный выход предыдущего триггера. Структурная схема вычитающего счетчика с последовательной передачей переносов (рис.7).
Рис. 7
Для ускорения работы вычитающих двоичных счетчиков могут использоваться схемы с параллельным и параллельно-последовательным переносом.
Составление схемы вычитающего счетчика в Xilinx аналогично суммирующему счетчику (Рис.8). Результат симулирования работы схемы продемонстрирован на рис.9
Рис. 8. Схема вычитающего счетчика.
Рис. 9 Результат работы вычитающего счетчика
2.3 Реверсивные двоичные счетчики.
В реверсивном счетчике объединяются схемы суммирующего и вычитающего счетчиков. Кроме того, существует возможность управления направлением счетчика, для чего предусматривается дополнительное КЦУ.
В реверсивном счетчике на T-триггерах (рис.10) счетные сигналы поступают на вход T-триггера через логические элементы в случае, если они открыты единичными сигналами с выходов предыдущих разрядов. Для счетных сигналов предусмотрены два входа. Если счетчик работает как суммирующий, сигналы счета следует подавать на вход +1. Для вычитающего счетчика сигналы счета подаются на вход -1.
Рис. 10
На выходе счетчика, обозначенном >15, сигнал появляется при переходе счетчика в состояние с номером 15, в котором все триггеры установлены в состояние 1. На этом выходе формируется сигнал переноса в следующий счетчик. На выходе <0 сигнал появляется при заполнении счетчика нулями. Это сигнал займа в следующий счетчик в схеме вычитающего счетчика. Условное обозначение реверсивного счетчика с двумя входами (рис.11).
Рис. 11
Если требуется построить реверсивный счетчик с одним источником сигналов для счета, то необходимо предусмотреть специальное ПЦУ для переключения на суммирующий +1 или вычитающий –1 входы (рис.12).
При подаче сигнала
на вход
RS-триггер установится в единичное
состояние. Сигналы счета
будут
поступать на вход +1 реверсивного
счетчика, который будет работать как
суммирующий. При подаче сигнала на вход
Св RS-триггер установится в нулевое
состояние. Сигналы счета со входа Со
будут поступать на вход -1, и счетчик
будет работать в режиме вычитающего
счетчика.
Рис.12
Используя интегральные схемы 4-разрядных счетчиков с выходами займа и переноса, можно строить реверсивные счетчики большей разрядности (рис.13). приведен пример построения 8-разрядного реверсивного счетчика из двух 4-разрядных.
Здесь допускается
установка заданного исходного состояния
счетчика с помощью ввода в счетчик
нужной кодовой комбинации
при наличии разрешения на входе записи
.
Рис. 13
Используя возможность посылки сигналов на вход «Уст. 1» или «Уст. 0» в триггерах счетчика можно установить состояния 0 или 1. При необходимости можно использовать выходы >15 первого или второго 4-разрядных счетчиков. Частота повторения сигналов на этих выходах в 16 или 256 раз меньше по сравнению с сигналами поступающими на вход .