6.14. Асинхронный десятичный счетчик

Т

Рис. 6.16. Асинхронный десятичный счетчик:

а - реализация счетчика; б - временные диаграммы

ак как десятичный счетчик имеет десять состояний, то для его реализации необходимо четыре триггера. На рис. 6.16, а показана схема счетчика, а на рис. 6.16, б - его временные диаграммы. Первоначально все триггеры установлены в состояние 0. Счет осуществляется в соответствии с нормальной двоичной последовательностью чисел, включая число 8. В момент появления отрицательного фронта десятого тактового импульса триггер А перебрасывается из состояния 1 в состояние 0. Поскольку сигнал с выхода триггера А является тактовым для триггера В, то его изменение должно привести к переходу триггера В в состояние 1. Однако этого не происходит по следующей причине. В этот момент входной сигнал J_В триггера В равен и, следовательно, триггер В остается в состоянии сброса. В этот же момент в состояние сброса необходимо установить и триггер D. Так как J_D = ВС = 0 и K_D = 1, то, когда в момент окончания импульса S₉ триггер А осуществляет переход 1  0, триггер D устанавливается в состояние D = 0. Теперь все триггеры установлены в нулевое состояние и готовы для приема первого импульса и начала следующего цикла. Десятичный счетчик является так же схемой, производящей деление на 10, поскольку в ответ на каждые десять импульсов, подаваемых на вход триггера А, на выходе триггера D появляется один импульс.

6.15. Асинхронные счетчики с автоматическим сбросом

В счетчике с автоматическим сбросом используются несколько иные методы счета. Счетчик по модулю N производит счет от 0 до N, причем логический сигнал, представляющий число N, используется для очистки всех триггеров счетчика. На рис. 6.17, а показана диаграмма состояний счетчика с автоматическим сбросом по модулю 5. Счетчик остается в каждом из первых пяти состояний в течение интервала времени, равного периоду тактового сигнала. Но при записи шестого состояния (101) элемент И-НЕ вырабатывает сигнал сброса . Как это делается, показано на рис. 6.17, б. На рис. 6.17, б изображены временные диаграммы, характеризующие работу схемы счетчика.

Время сброса для разных триггеров, образующих счетчик, бывает разным. Например, в только что рассмотренной схеме триггер А может сбрасываться быстрее, чем триггер С. Тогда возникает следующая ситуация. Как только состояние триггера А изменится на А = 0, низкий уровень сигнала сброса перейдет в высокий, и длительности этого сигнала окажется недостаточно для сброса триггера С.

Р ис. 6.17. Счетчик по модулю 5 с автоматическим сбросом:

а - диаграмма состояний; б - реализация счетчика; в - временные диаграммы; г - диаграмма состояний для схемы запирания; д - реализация схемы запирания

Эта проблема может быть решена, если сигнал сброса будет, зафиксирован (заперт) до начала шестого тактового импульса. На рис. 6.17, в этот процесс проиллюстрирован штриховой линией. Диаграмма состояний схемы запирания приведена на рис. 6.17, г.

Уравнение отпирания имеет вид , а запирания . Использование полученного в гл. 5 характеристического уравнения для элемента И-НЕ дает

.

Выражение в правой части является двухуровневой дизъюнктивной нормальной формой. Ее реализация приведена на рис. 6.17, д. На самом деле, эта схема является RS-триггером, а выход элемента 4 - инверсным выходом триггера.

В этой схеме на выходе элемента 3 появляется логическая «1», когда счетчик переходит в состояние S₅. Это означает, что на выходе Q появляется логический «0». Следовательно, сигнал используется для очистки триггеров счетчика. Схема запирания остается в состоянии Q = 1 до тех пор, пока не появится шестой тактовый импульс. Этот импульс сбрасывает триггер, и значение становится равным логической «1». Цикл работы схемы запирания завершается, когда значение становится равным логической «1».