Лекция 10-11. Счетчики.
Счетчик – это цифровое устройство, выполняющее подсчет поступающих на его счетный вход цифровых сигналов (преимущественно импульсов). Используются они очень широко, в большинстве блоков цифровой аппаратуры.
Счетчики с параллельным переносом.
Приведем пример.
Разработать схему вычитающего счетчика с коэффициентом счета N = 14. Начальное состояние – 0. Результат подсчета формируется на выходах в виде обычного двоичного кода. Последний импульс цикла должен возвращать счетчик в исходное нулевое состояние.
Определим назначение основных выводов счетчика, количество и вид триггеров в счетчике.
По заданию счетчик должен работать только в одном счетном режиме – вычитания, поэтому и счетный вход у него тоже будет один. Из соотношения 2n ≥ N количество триггеров в счетчике n = 4, поэтому счетчик будет иметь 4 выхода. Выбираем для построения счетчика JK-триггеры.
Составляем таблицу истинности счетчика (табл. 4.3):
Табл. 4.3
Номер входного импульса |
Результат подсчета |
Сигналы на входах триггеров |
|||||||||||
Десятич- ными числами |
в двоичном коде на выходах |
||||||||||||
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
J3 |
K3 |
J2 |
K2 |
J1 |
K1 |
J0 |
K0 |
||
|
1 0 |
1 0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
x |
1 |
x |
0 |
x |
1 |
x |
|
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
x |
0 |
x |
0 |
0 |
x |
x |
1 |
3 |
2 12 |
2 1 |
1 |
0 |
0 |
x |
0 |
x |
1 |
1 |
x |
1 |
x |
4 |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
x |
0 |
0 |
x |
x |
0 |
x |
1 |
5 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
x |
0 |
0 |
x |
x |
1 |
1 |
x |
6 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
x |
0 |
0 |
x |
0 |
x |
x |
1 |
7 |
8 14 |
1 |
0 |
0 |
0 |
x |
1 |
1 |
x |
1 |
x |
1 |
x |
8 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
x |
x |
0 |
x |
0 |
x |
1 |
9 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
x |
x |
0 |
x |
1 |
1 |
x |
10 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
x |
x |
0 |
0 |
x |
x |
1 |
11 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
x |
x |
1 |
1 |
x |
1 |
x |
12 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
x |
0 |
x |
x |
0 |
x |
1 |
13 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
x |
0 |
x |
x |
1 |
1 |
x |
14 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
x |
0 |
x |
0 |
x |
x |
1 |
1
2Сигналы на входах триггеров определяются по таблицам их переходов.
Табл. 4.4
Переходы |
D |
T |
J K |
S R |
0 → 0 |
0 |
0 |
0 x |
0 x |
0 → 1 |
1 |
1 |
1 x |
1 0 |
1 → 0 |
0 |
1 |
x 1 |
0 1 |
1 → 1 |
1 |
0 |
x 0 |
x 0 |
Определяем порядок заполнения карт Вейча (см. п. 3 из § 3.9).
Для каждой строки табл. 4.3 записываем многочлены СДНФ:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
и
определяем их место в карте Вейча (рис.
4.38).
Для входов J и К всех триггеров заполняем карты Вейча и производим объединение клеток (рис. 4.39).
Записываем МДНФ для входов J и К всех триггеров:
. 
.
. 
.
.
Переходим к базису И-НЕ и определяем требуемое количество логических элементов.
.
.
.
.
.
Определяем общее количество компонентов.
В итоге схема счетчика должна содержать: 4 JK-триггера, 6 элементов 2И-НЕ и 1 элемент 3И-НЕ.
Подбираем микросхемы: по две микросхемы КР1533ТВ6, КР1533ЛА3 и одна микросхема КР1533ЛА4.
Строим схему счетчика в базисе И-НЕ (рис. 4.41).
Составляем перечень элементов к этой схеме (табл. 4.5):
Табл. 4.5
Поз. обозначение |
Наименование |
Кол. |
Примечание |
D1,D2 |
КР1533ТВ6 |
2 |
|
D3 |
КР1533ЛА3 |
1 |
|
D4 |
КР1533ЛА4 |
1 |
2 элем. не использ. |
D5 |
КР1533ЛА3 |
1 |
2 элем. не использ. |
Примеры работы микросхем счетчиков.
Рассмотрим работу микросхемы КР1533ИЕ9 (аналог - микросхема SN74ALS160А фирмы "Texas Instruments"), изображенной на рис. 4.43, в различных режимах. Указанная микросхема представляет собой суммирующий декадный (с коэффициентом счета N = 10) счетчик с предустановкой.
Укажем назначение выводов:
CLK – счетный вход.
CLR – асинхронный вход сброса.
В данном счетчике имеется возможность начинать счет импульсов не с 0, а с любого другого числа в пределах его коэффициента счета. Для этого в счетчике есть специальные информационные входы A,B,C,D предварительной загрузки (предустановки) кода того числа, с которого необходимо начинать счет, причем такая загрузка производится при активном уровне сигнала на входе LOAD (загрузка) по синхроимпульсу на входе CLK.
ENT (enable T - разрешение счета) и ENP (enable P - разрешение переноса) – входы, используемые лишь при каскадном соединении счетчиков (см. § 4.13). В режиме счета на этих входах должен поддерживаться уровень логической 1.
QA,QB,QC,QD – выходы, где формируется результат подсчета импульсов в двоичном коде.
RCO – выход окончания счета или выход переноса (carry out). Здесь устанавливается активный уровень при достижении конца счета, когда на выходах QA,QB,QC,QD появляется код 1001 последнего числа цикла – 9.
П
ример
1. Указать
значения сигналов на всех выводах
микросхемы для сброса. Ответ приведен
на рис. 4.43.
В результате выполнения данной операции на выходах QA,QB,QC,QD должны установится уровни логического 0. Для этого достаточно на асинхронный вход сброса CLR подать активный сигнал логического 0. Так как вход CLR асинхронный и всегда обладает приоритетом, то указанный сигнал 0 заблокирует все остальные входы, поэтому значения сигналов здесь будут безразличны. Установленный на выходах QA,QB,QC,QD код 0000 – это, естественно, не конец счета, поэтому на выходе RCO появляется пассивный сигнал 0.
Контрольные вопросы:
1.Основное назначение счетчика.
2.Что такое цикл счетчика?
The glossary
Қазақша |
Орысша |
Ағылшынша |
|
счетчик на триггерах |
flip-flop counter
|
|
предустановка |
presetting |
каскадтық қосу |
|
cascade connection |
бірлік |
|
unity |
ондық |
|
decade |
Задание для СРС
1. Изменение цикла микросхем счетчиков Л.1, стр.140
2.Каскадное соединение счетчиков.Л.1, стр.143.
Задание для СРСП
По индивидуальному заданию выполнить синтез и анализ работы счетчика.