5.5.2. Счётчики

Счетчик – такое устройство, на выходах которого получается двоичный (двоично-десятичный) код, определяемый числом поступивших импульсов. Счетчики строятся на Т-триггерах.

Основной параметр счетчика – модуль (коэффициент) счета – максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком. Счетчики обозначают через "СТ" (от англ. counter).

Счетчики классифицируют:

1. По модулю счета:

• двоично-десятичные;

• двоичные;

• с произвольным постоянным модулем счета;

• с переменным модулем счета;

2. По направлению счета:

• суммирующие;

• вычитающие;

• реверсивные;

3. По способу формирования внутренних связей:

• с последовательным переносом;

• с параллельным переносом;

• с комбинированным переносом;

• кольцевые.

Двоичные счётчики производят счёт поступающих импульсов в двоичной системе счисления, и результат записывается в двоичном коде. Максимальное число N, которое может быть записано в счётчике, равно ( ), где n-число разрядов счетчика. Каждый разряд счетчика включает в себя триггер со счётным запуском, т.е. синхронный Т-триггер. На рис. 5.5.14. приведена схема 3-х разрядного двоичного счётчика на сложение, она выполнена путём последовательного соединения трёх счётных триггеров. Счёт возможен от 0 до 7. Если надо увеличить N, то увеличивают количество разрядов подключением дополнительных триггеров.

Рис. 5.5.14. Схема 3-х разрядного двоичного счётчика на сложение на трёх счётных триггерах	Рис. 5.5.15. Временные диаграммы работы счётчика

Первый триггер – младший разряд, его сигнал поступает на вход второго разряда, выход которого заведен на вход третьего разряда. Первый триггер переключается срезами входных импульсов. Срезом управляется второй триггер, а срезом управляется третий триггер. Очевидно, что состояние разрядов счётчика представляет запись числа поступивших импульсов в двоичном коде, что подтверждается таблицей 5.5.3.

Таблица 5.5.3.

После записи максимального числа импульсов (в нашем случае – 7) счётчик автоматически обнуляется, т.е. устанавливается . При дальнейшем поступлении импульсов начинается новый цикл счёта.

На рис. 5.5.16. приведена схема двоичного 3-х разрядного счётчика на вычитание и таблица его состояний табл. 5.5.4.

Таблица 5.5.4.

Рис. 5.5.16. Схема двоичного 3-х разрядного счётчика на вычитание

Работа его заключается в том, что на вход триггера i-го разряда подается сигнал с инверсного выхода предыдущего разряда . Переключение i-го разряда происходит по срезу импульса, т.е. по фронту импульса (в отличие от счетчика на сложение, где переключение происходило по срезу импульса). Перед началом работы подачей сигнала на установочные входы триггеров устанавливается состояние: . На счётчике имеет место запись линейно убывающих чисел по мере поступления входных импульсов.

На практике возникает необходимость в счётчиках, которые могли бы поочередно осуществлять как сложение, так и вычитание поступающих импульсов. Такие счетчики называются реверсивными. Они имеют два счётных входа, при поступлении импульсов на один из которых идёт процесс сложения, а при поступлении на другой – вычитания из числа записанного в счётчике (первый вход обозначают "+", а второй – "-"). Эти счетчики так же имеют установочные входы. Промышленность выпускает многочисленные счётчики в интегральном исполнении, в том числе и реверсивные, пример которого показан на рис. 5.5.17. Это ИМС 4-х разрядного реверсивного счётчика с установочными входами R и S для всех разрядов.

Рис. 5.5.17 Реверсивный счётчик

Выпускаются счётчики и с произвольным коэффициентом счёта, к примеру, на десять положений (счёт от 0 до 9), на 12 положений (от 0 до 11). Часто возникает необходимость построения счётчика с числом . Такие счётчики называются счётчиками с произвольным коэффициентом счёта. Строятся такие счётчики на основе обычных двоичных счетчиков с исключением у них соответствующего числа "избыточных состояний". Число этих избыточных состояний находят, как:

–K_сч,

где – -количество состояний двоичного счетчика; K_сч – требуемый коэффициент (модуль) счёта (у обычного двоичного счетчика K_сч= ). Способы создания таких счётчиков разнообразны, но все они базируются на введении обратных связей (ОС).

Счётчики находят широкое применение в вычислительной технике и управляющих устройствах. В общем случае счётчики – это цифровые аналоги генераторов линейно изменяющихся напряжений.

На основе счётчиков строятся распределители импульсов, т.е. устройства, формирующие импульсы поочередно на М-выходах. Реализуют их посредством сочетания счётчика и дешифратора, как показано для одного примера на рис. 5.5.18. Каждому числу, записанному на счётчике (в пределах счёта ), соответствует появление импульса на соответствующем выходе дешифратора.

Рис. 5.5.18. Счётчики распределители импульсов