Счетчики импульсов

Счетчики импульсов, как и регистры, строят на основе триггеров. Они используются в электронно-вычислительной технике для счета команд, счета импульсов в электронных часах, счета числа оборотов двигателя, счета импульсов датчиков радиоактивного излучения и во многих других промышленных и любительских устройствах. В электронном счетчике разрядность определяется числом используемых триггеров. Например, из двух микросхем К155ТМ2 можно собрать четыёрехразрядный двоичный счетчик. Емкость четырехразрядного счетчика, т.е. максимальное число двоичных кодов, которые могут быть зафиксированы в нем, равна 16, что соответствует записи двоичных кодов от 0000 до 1111.

Функциональная схема четырехразрядного двоичного вычи-тающего счетчика показана на рис. 32, где D-триггеры включены как T-триггеры.

Здесь первый триггер соответствует младшему разряду числа, а последний – старшему. Поэтому для корректного отображения двоичного кода на индикаторах макетной панели необходимо поменять местами соединения выходов триггеров с входами индикаторов: 4–1, 3–2, 2–3, 1–4. (Или развернуть макетную панель на 180.)

Входы R объединены, они служат для установки триггеров в нулевое состояние подачей уровня логического 0. Импульсы на вход С следует подавать либо вручную (от "кнопки"), либо от генератора импульсов.

Если вход триггера соединен с инверсным выходом пред-шествующего, то поступление каждого очередного импульса увели-чивает на 1 содержимое счетчика. Такой счетчик называют сумми-рующим. Соберите схему суммирующего счетчика самостоятельно.

Д ля обоих видов счетчиков (суммирующих и вычитающих), составленных из триггеров, предел счета, т.е. число возможных состояний, равен 2n. Если на вход поступают новые импульсы, цикл счета повторяется.

Контрольные вопросы

1. Как функционируют триггеры, регистры, счетчики?

2. Как работает и для чего нужна схема, приведённая на рис. 27?

3. Каким сигналом устанавливаются в нулевое состояние изученные схемы регистров и счетчиков?

Л абораторная работа № 5 изучение счетчика к155ие7

Оборудование: макетная панель, источник питания 5 В, вольтметр.

Цель работы – изучение микросхемы К155ИЕ7.

Микросхема К155ИЕ7 (133, КМ155, 533, К555) – это четырехразрядный двоич-ный реверсивный счетчик. Назначение выводов микросхемы (рис. 33) следующее:

15, 1, 10, 9 (D1–D4) – информационные входы;

11 (С) – вход предварительной записи;

14 (R0) – вход установки нуля;

5 (+1) – вход прямого счета;

4 (–1) – вход обратного счета;

3, 2, 6, 7 – выходы;

8 – общий;

12 (15) – выход прямого переноса;

13 (0) – выход обратного переноса;

16 – напряжение питания U_П = 5 В.

Каждый счетный разряд построен на основе типового триггера JK. Все триггеры переключаются одновременно от одного счетного импульса. Направление счета определяется тем, на какой из счетных входов (вывод 4 или 5) подается импульс. В это время на другом счетном входе должен поддерживаться высокий уровень напряжения. Наличие информационных входов D1–D4 и входа предварительной записи С позволяет осуществлять предварительную запись (пред-установку) в счетчик необходимого числа (в пределах емкости счетчика). Для этого необходимо подать цифровой код на информационные входы, а затем подать тактовый импульс (низкого уровня напряжения) на вход предварительной записи С. При этом цифровой код, установленный на входах D1–D4, запишется в счетчик (независимо от его предыдущего состояния), т.е. счетчик сработает как счетверенный D-триггер. Вход установки нуля R0 предназначен для установки счетчика в код 0000, когда на этот вход подан высокий уровень напряжения.

Счетчик имеет два выхода для сигналов переноса: выход "15" для сигнала прямого переноса, используемого при работе счетчика в режиме суммирования, и выход "0" для сигнала обратного переноса, используемого при работе счетчика в режиме вычитания. Оба выхода переноса используют при наращивании разрядности счетчика. С выхода прямого переноса импульсы переноса подаются на вход прямого счета второго счетчика. Аналогично импульсы обратного переноса подаются на вход обратного счета следующего счетчика (рис. 34). Входы предварительной записи и установки нуля каждой микросхемы при каскадном включении счетчиков объединяются в отдельные шины.

Для обеспечения работы реверсивного счетчика в режимах вычитания или сложения необходимо устройство коммутации импульсов на соответствующий вход. Один из вариантов, изображенный на рис. 34, включает RS-триггер и два логических элемента И-НЕ. При сигнале V_C = 1 (суммирование) и V_B = 0 на прямом выходе триггера устанавливается напряжение высокого уров-ня, элемент DD2.1 открывается и коммутирует счетные импульсы на вход сложения "+1". При сигнале управления V_C = 0 и V_B = 1 (вычитание) счетные импульсы поступают на вход "–1", и с четчик работает в режиме вычитания.