4.3.4. Интегральные счетчики.

Интегральный двоичный асинхронный счетчик КР1533ИЕ5 (рис.4.11) состоит из счетчика на 2 (триггер T1) и счетчика на 8 (триггеры Т2-Т4), соединение которых исходно отсутствует. Установка "0" производится, когда на входах R1 и R2 одновременно "1". Во время работы хотя бы на одном из входов должен быть "0". Для получения 4-х разрядного счетчика внешней перемычкой соединяют выход Q0 со входом C2.

Десятичные счетчики строят обычно на основе четырехразрядных двоичных счетчиков. Для того чтобы уменьшить К_сч четырехразряд­ного счетчика с 16 до 10, вводят дополнительные логические связи. При этом в зависимости от вида логической связи одним и тем же десятичным числам в разных счетчиках могут соответствовать различные двоичные кодовые комбинации или, иначе говоря, счетчики работают в различных двоично-десятичных кодах.

Рис. 4.11. Структура счетчика КР1533ИЕ5

Схема на рис.4.12 соответствует десятичному счетчику КР1533 ИЕ 2, работающему в коде 8-4-2-1. Счетчик состоит из счетчика на 2 (триггер TI) и счетчика на 5 (триггеры Т2-Т4), соединение которых исходно отсутствует. Для образования десятичного счетчика выводы Q0 и C2 соединяются между собой. Счетчик имеет входы асинхрон-ной (нетактируемой) установки в "0" (0000) и в "9" (1001) - выводы R1,R2 и S1,S2. Во время счета хотя 6ы на одной из каждой пары входов должен быть "0".

Рис. 4.12. Структура счетчика КР1533ИЕ2

У словные обозначения асинхронных счетчиков КР1533ИЕ 5, КР1533ИЕ 2 и синхронных счетчиков КР1533ИЕ 7 и КР1533ИЕ 6 показаны на рис.4.13

Рис.4.13. Условные обозначения счетчиков.

КР1533ИЕ7. интегральный реверсивный двоичный синхронный счетчик имеет два счетных входа: вход суммирования +1 и вход вычитания –1.

Если все триггеры находятся в состоянии "1", то при приходе импульса на вход суммирования (+1) формируется сигнал "переноса" ( ( 15 ). Импульс на входе (-1), если все триггеры находятся в состоянии "0", формирует сигнал "заема" ( 0). Эти сигналы используются для увеличения разрядности счетчиков.

КР1533ИЕ6 –синхронный реверсивный десятичный счетчик, работающий в коде 8-4-2-1. Кроме двоичных реверсивных межтриггерных связей, в счетчике KРI533ИЕ б существуют дополнительные логические цепи, обеспечивающие недвоичный переход от кода 1001 к коду 0000 при суммировании и обратный переход при вычитании.

Сброс счетчиков ИЕ 6 и ИЕ 7 производится сигналом "1", подаваемом на вход R Во время счета на этом выводе должен быть "0".

В обоих счетчиках триггеры имеют входы предварительной установки D, тактируемые потенциалом. В режиме счета сигнал на входе С (вывод 11) равен "1", цепи предустановки отключены. Если на входе С "0", то триггеры устанавливаются в состояния, соответствующие сигналам, поданным на входы D0 , D1 , D2 , D3. Естественно, что сигнал переноса в счетчике ИЕ 6 возникает на выходе ( 9) при состоянии счетчика 1001 и поступлении следующего счетного импульса.

4.3.5. Счетчики с различными коэффициентами пересчета.

Счетчики с коэффициентами пересчета, отличающимися от двоичных и десятичных, могут быть также построены путем введения дополнительных связей в двоичные счетчики.

Однако существуют и общие методы построения счетчиков с любым заданным К_сч. Один из этих методов заключается в немедленном сбросе в "0" счетчика, установившегося в комбинацию, соответствующую числу К_сч . Если, например, нам нужно построить счетчик на 5, то, сбрасывая двоичный трехразрядный счетчик на "0" каждый раз, когда он будет принимать состояние 101, мы обеспечим возврат счетчика в исходное состояние после каждых пяти входных импульсов.

Подобный прием удобно применять при использовании счетчиков, имеющих элементы " И "на входах установки в "0" (ИЕ 5 иИЕ 2) и в "9" (ИЕ 2). В качестве примера на рис.4.14 показаны соединения для получения К_сч = 10 для счетчика ИЕ 5 и К_сч ⁼ 7 для счетчика ИЕ 2. В последнем случае из десяти состояний исключается три состояния (0110, 0111 и 1000).

При использовании синхронных счетчиков ИЕ б и ИЕ 7 для построения счетчиков с различными К_сч может использоваться метод начальной установки. Этот метод заключается в том, что счет каждый раз начинается не с нуля, как обычно, а с некоторого числа. Оно и определяет К_сч .

Рис. 4.14 а) Ксч = 10 б) Ксч = 7

4.3.6. Применение счетчиков

4.3.6.1. Счетчик событий.

События должны быть представлены импульсами с соответствующими логическими уровнями. Максимальное число событий должно быть не более Ксч -1, иначе произойдет переполнение счетчика.

4.3.6.2. Делитель частоты импульсов.

Любой счетчик с модулем К_сч может быть использован как делитель частоты входных сигналов с коэффициентом деления К_сч .Если частота импульсов на входе счетчика Fвх, то частота импульсов на выходе старшего триггера Fвых = Fвх / Kсч .

4.3.6.3. Счетчик команд (СК) в процессоре ЭВМ.

В качестве СК используется двоичный счетчик, разрядность которого равна разрядности шины адреса (ША), т.к. выходы его триггеров это линии адреса соответствующего разряда. СК должен иметь возможность не только последовательного счета, но и любого изменения текущего состояния для реализации условных и безусловных переходов в исполняемой программе.

4.3.6.4. Распределители импульсов (РИ).

РИ – устройство, распределяющее поток импульсов последовательно, импульс за импульсом, по нескольким выходам так, что результирующая временная диаграмма имеет вид, как на рис.4.15. Одно из главных применений РИ – системы обегающего контроля, где РИ управляют поочередным подключением однотипных датчиков ко входу измерителя .

РИ могут строиться по различным схемам. Чаще всего это двоичный счетчик с дешифратором (ДШ). Счетчик последовательно перебирает двоичные коды, ДШ в соответствии с ними последовательно возбуждает свои выходы. При этом нужно помнить, что ДШ будет расшифровывать не только верные, установившиеся состояния счетчика, но и неустановившиеся, ложные. В результате на выходах такого РИ кроме нормальных сигналов будут появляться короткие всплески напряжения (у ДШ с прямыми выходами) или короткие провалы до нуля (у ДШ с инверсными выходами). Эти сигналы отсутствуют при использовании синхронных счетчиков или их можно устранить, стробируя ДШ по входам разрешения и запрещая его работу на время существования ложного состояния счетчика.

Роль распределителя импульсов может выполнять и сдвиговый регистр с единственной двигающейся единицей.

Рис.4.15. Временные диаграммы сигналов на входе С и на выходах Y0 – Y7

РИ на 8 выходов.

4.3.6.5. Счетчик в измерителях частоты Fx или длительности импульсов Tx.

Структурная схема измерителя частоты Fx или длительности Tx импульсных сигналов приведена на рис.4-16. Импульсы с частотой Fx поступают на один вход ЛЭ 2И, а на другой его вход подают эталонный временной интервал Tэт. Счетчик сосчитает те импульсы, которые пройдут через вентиль 2И за время Tэт. При нулевом начальном состоянии счетчика его содержимое после окончания Tэт будет Nx, а частота Fx = Nx / Tэт.

С

а) б)

Рис. 4. 16, а) структурная схема измерителя частоты или длительности импульсов

б) временные диаграммы сигналов

Этому методу присуща абсолютная погрешность дискретности равная единице младшего разряда счетчика. Отсюда следует, что для получения , к примеру, относительной погрешности < 0,1%, надо чтобы Nx было не меньше 1000. При низкой частоте это может потребовать неприемлемо больших значений Tэт. В этом случае переходят обычно к измерению периода Tx, а Fx = 1 / Tx.

Для измерения Tx сигнал подают на один вход ЛЭ, а на другой вход подают импульсы с частотой Fэт (периодом Tэт). Тогда Tx = Nx . Tэт = Nx / Fэт. Как и в первом случае абсолютная погрешность равна единице младшего разряда счетчика, т.е. Tэт.

Например, для измерения временного интервала в диапазоне от 1 мс до10 мс с относительной погрешностью < 0,1% мы должны интервал 1 мс заполнить не менее чем 1000 эталонных интервалов Tэт, т.е. Тэт должно быть не более 1 мкс ( Fэт не менее 1Мгц). Тогда Тх = 10 мс будет измеряться с погрешностью < 0,01%.

Увеличение Nx более необходимого минимального значения потребует увеличения разрядности счетчика что, обычно, нежелательно.