20.2. Двоично-десятичный счетчик в коде 8421

20.2.1. АСИНХРОННЫЙ ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ СЧЕТЧИК

Из табл. 20.1 видно, что с помощью трехразрядного двоичного счетчика можно сосчитать до 7, а с помощью четырех разрядного- до 15. Следовательно, для счетчика натуральных десятичных чисел в двоичном коде для каждого десятичного разряда необходим четырехразрядный двоичный счетчик, вырабатывающий двоичный эквивалент счетной декады. Эта счетная декада отличается от обычного четырехразрядного двоичного счетчика тем, что на каждый десятый (а не 16-й) импульс счета она сбрасывается в нуль и появляется сигнал переноса для запуска счетной декады следующего, более старшего десятичного разряда.

Двоично-десятичные счетчики значительно проще чисто двоичных в случае, когда результат счета необходимо представить в десятичной форме, потому что каждую декаду удобно декодировать в десятичный разряд.

Так как десятичная цифра представляется в натуральной двоично-десятичной форме четырехразрядным двоичным числом, разряды которого имеют значения 2³, 2², 2¹, 2°, это двоично-десятичное представление обозначается как код 8421. Состояния счетной декады в коде 8421 даны

в табл. 20.2. Эта таблица состояний повторяет табл. 20,1 до цифры 9 включительно, тогда как число 10 опять представляется кодом 0000. Соответствующие временные диаграммы выходных переменных показаны на рис. 20.11.

Для того чтобы обеспечить возврат счетчика при поступлении десятого входного импульса в начальное состояние» необходима, естественно, дополнительная логика. Однако можно уменьшить число вентилей, если применить JK-триггеры. Часто достаточно использовать лишь ./-входы, а на «лишние» входы подать «I». Такие неиспользуемые входы на логической схеме обычно не показываются.

Как работает JX-триггер, у которого, например, подключено только два J-входа? Если J= J_1*J₂==1, он работает как обычный счетный триггер, поскольку К = const = 1. Если J = 0, то эта входная комбинация из-за J = К при поступлении следующего тактового импульса передается на вход либо состояние Q=0 сохраняется.

Рис. 20.11. Временные диаграммы выходных состояний счетчика в коде 8421.

Такой режим работы реализован в счетной декаде типа 8421 (рис. 20.12). По сравнению с обычным двоичным счетчиком она имеет, согласно табл. 20.2, некоторые особенности. Во-первых, триггер F₁ не может переключиться при поступлении десятого импульса счета, хотя z₀ изменяет состояние с «1» на «0». Для объяснения этого воспользуемся простым критерием, вытекающим из табл. 20.2: z₁ сохраняет состояние «0» тогда, когда во время действия тактового сигнала z₃ = 1. Для того чтобы этого добиться, подключают J-вход F₁ просто к zз- Условие, что г; при поступлении десятого импульса сохраняет состояние «О», выполняется автоматически.

Вторая особенность по сравнению с двоичным счетчиком заключается в том, что десятый импульс вызывает переключение zз из «I» в «О». Необходимо отметить и следующее обстоятельство: если бы тактовый вход Fз соединялся с z₂, как в двоичном счетчике, переменная 2з не могла бы изменяться больше после восьмого импульса счета, поскольку триггер Fi из-за обратной связи был бы блокирован. Поэтому тактовый вход F₃ должен быть подключен к выходу триггера, который не блокируется обратной связью, т.е. в данном случае к z₀.

Теперь, используя J-входы, следует воспрепятствовать преждевременному переключению триггера F₃. Из табл. 20.2 следует, что zз переключается в состояние «I» лишь тогда, когда и z₁ и z₂ перед очередным тактовым импульсом равны «I». Для того чтобы выполнить это условие, оба J-входа F₃ подключаются к Z₁ или Z₂. Тогда при подаче восьмого импульса счета Zз = 1. Так как одновременно имеет место переключение Z₁ = Z₂ = 0, то Z₃ при поступлении следующего тактового сигнала опять переходит в состояние Z₃ = 0. Это происходит при подаче десятого импульса счета, так как тогда Z₀ переходит из «I» в «О». Как следует из табл. 20.2, это и есть нужный момент.

Типы ИС: SN 7490 (ТТЛ), МС 10138 (ЭСЛ).

20.2.2. СИНХРОННЫЙ ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ СЧЕТЧИК.

Декадный счетчик также может работать в синхронном режиме. При разработке схемы используем синхронный 4-разрядный двоичный счетчик, представленный на рис. 20.4. Чтобы преобразовать этот счетчик в декадный, работающий в коде 8421, опять нужно ввести обратную связь, которая обеспечивает его установку в исходное нулевое состояние при поступлении десятого импульса счета. Для этого, как и в асинхронном счетчике на рис. 20.12, выход Zз соединяется с одним из J-входов F₁, и в результате получается схема, показанная на рис, 20.13. Счетчик работает так же, как синхронный двоичный счетчик. При поступлении десятого импульса F₁ благодаря обратной связи на J₂ сохраняется прежнее состояние Z₁ = 0 в соответствии с таблицей состояний 20.2.

Если бы JK-входы триггера F₃ были подключены как в синхронном счетчике, он не мог бы больше переключаться в исходное состояние, так как из-за обратной связи выходные переменные Z₁ и Z₂ остались бы в состоянии «О». Поэтому обе эти переменные подают только на J-входы F₃, а не на К- входы.

Рис. 20.12. Асинхронный двоично-десятичный счетчик.

Рис. 20.13. Синхронный двоично-десятичный счетчик.

Таким образом осуществляется сброс в состояние Z₃ = 0, так как теперь перед приходом десятого импульса К = 1 и J =0.

Для первых семи импульсов счета, несмотря на перестроение схемы, счетчик работает обычным образом, так как при этом старший разряд сохраняет состояние Zз=0. В декадном счетчике в коде 8421 триггерFз должен переключаться в состояние «I» лишь один раз. По этой причине только выход z₀ подключается к J- и -К- входам.

Типы ИС: SN 74160 (ТТЛ), UC 14160 (КМОП), сброс асинхронный;

SN 74162 (ТТЛ), МС 14162 (КМОП), сброс синхронный.