2.5 Двійково – кодовані лічильники

Двійково - кодований лічильник має модуль рахунку, відмінний від цілого ступеня числа 2.

Прикладом такого лічильника може служити лічильник з модулем рахунку 10, тобто двійково-десятковий лічильник.

При побудові таких лічильників набули поширення в основному два методи: метод виключення зайвих станів; метод керованого скидання.

Одержана першим методом схема однозначно визначає види зв'язків між її окремими елементами і не може бути оперативно змінена.

Будь-яка зміна вимагає виконання в повному об'ємі всього циклу проектування. Тому такий підхід використовується тільки при проектуванні пристроїв, що часто зустрічаються і випускаються великими партіями. В інших випадках його вживання стає економічно недоцільним.

Рисунок 16 – Організація ланцюгів попередньої установки лічильника

На практиці, як правило, бажано мати схему-напівфабрикат, яка без особливих складнощів і додаткових елементів дозволила б гнучко змінювати алгоритм роботи пристрою.

Цього легко досягти, якщо розрядні схеми лічильника будувати з урахуванням можливості попередньої асинхронної установки початкового стану.

Як приклад на рис. 16 приведений фрагмент схеми 4-розрядного десяткового лічильника 555ИЕ2.

Даний лічильник забезпечений двома парами рівноцінних входів установки R₁, R₂ і S₁, S_2,, які дозволяють записати в тригери всіх розрядних схем або нульові, або одиничні значення.

Розрядні схеми деяких лічильників допускають запис не визначеної, а довільної інформації.

Прикладом такого рішення є лічильник типу 555ИЕ9, в якому можливий паралельний асинхронний запис довільного початкового стану. Окрім цього, даний лічильник, подібно паралельному регістру, забезпечений входом скидання, що значно розширює його можливості.

Використовуючи лічильники з входами попередньої установки, легко можна побудувати пристрій з будь-ким наперед заданим модулем рахунку. Для цього використовують метод керованого скидання.

Ідея даного методу полягає в примусовому формуванні сигналу скидання тригерів розрядних схем двійкового лічильника при появі на його виході коду, співпадаючого з необхідним модулем рахунку М. Проілюструємо сказане на прикладі перетворення двійкового 4-розрядного лічильника з крізним перенесенням в двійково - десятковий лічильник (рис. 17).

Для цього необхідно на входи додаткового логічного елементу 4И-НЕ подати комбінацію вихідних сигналів розрядних схем, відповідну коду 1010, тобто .

В цьому випадку при появі на виході одинадцятого по рахунку вихідного коду (1010) елемент 4І-НІ через час, рівний часу його затримки розповсюдження, сформує сигнал скидання і на виході лічильника встановиться нульовий код.

На рис. 18 приведені тимчасові діаграми, що ілюструють роботу такого лічильника.

Рисунок 17 – Використання методу керованого скидання для перетворення двійкового лічильника в двійково-десятковий

Рисунок 18 – Часова діаграми роботи двійково-десяткового лічильника, що реалізовує метод керованого скидання

Рисунок 19 – Двійково-десятковий лічильник на основі мікросхем типа ИЕ5

Слід підкреслити, що при використовуванні методу керованого скидання на виході лічильника на час t₁, рівне сумі часу затримки розповсюдження сигналу в додатковому елементі 4И-НЕ і часу встановлення вихідного коду лічильника по входу R, встановлюється зайвий, вихідний стан. Це є платнею за універсальність методу.

Якщо по умові роботи лічильника навіть короткочасна поява на його виході зайвого стану є неприпустимою, при проектуванні необхідно користуватися методом виключення зайвих станів, наприклад, за вихідним кодом М-1 формувати управляючі сигнали, що забезпечують по наступному імпульсу синхронізації скидання всіх тригерів лічильника.

Рисунок 20 – Кільцевий лічильник

При відповідному виборі початкової ИС лічильника рішення описаної задачі можна спростити. Так, при проектуванні на основі двійкового лічильника двійково-десяткового на його виході не повинні існувати будь-які коди, починаючи з 1010. Тому число входів додаткового елементу може бути зменшено до двох, на які достатньо подати значення Q₃ і Q₁. Стандартні лічильники типа ИЕ4, ИЕ5 містять по два входи асинхронного скидання, з'єднані операцією И-HЕ. Тому, наприклад, для отримання двійково-десяткового лічильника на основі ИС ИЕ5 достатньо відповідним чином з'єднати її виводи (рисунок 20).

Паралельні лічильники бувають двох типів: синхронні паралельні та синхронні послідовні.

Рисунок 21 – Паралельний синхронний лічильник на JK-тригерах

Лічильники з довільним коефіцієнтом рахунку.

Принцип побудови подібного класу рахункових пристроїв полягає у виключенні декількох станів звичайного двійкового лічильника, які є надлишковими для лічильників з коефіцієнтом рахунку, що відрізняються від двійкових.

Рисунок 22. – Приклад реалізації лічильника з К_рах = 10.