Тот же процесс может быть охарактеризован временными диаграммами, показанными на рис. 14.2.3.

Иллюстрация работы трёхразрядного прямого счётчика импульсов

Число подсчитанных импульсов	Состояние триггеров счётчика после приёма очередного импульса
0	0	0	0
1	0	0	1
2	0	1	0
3	0	1	1
4	1	0	0
5	1	0	1
6	1	1	0
7	1	1	1
8	0	0	0
Примечание. 0 в числе поданных импульсов – начало отсчёта.

Рис. 14.2.3. Временные диаграммы работы трёхразрядного

прямого счётчикаимпульсов

Анализ работы счётчика по диаграммам рис. 14.2.3 позволяет выявить ещё одну важную функцию прямого счётчика: каждый его разрядный триггер делит частоту поступающих на него импульсов на 2, 2 триггера – на 4, 3 триггера – на 8 и т. д., т. е. последовательная цепочка триггеров счётчика может служитьделителем частотыимпульсов на 2, 4, 8, 16 и т. д.

Обратным счётчикомимпульсов называют счётчик, содержимое которого уменьшается на «1» с поступлением на его вход каждого очередного импульса. Поэтому его часто определяютвычитающим. Наиболее широко такие счётчики известны кактаймерыили датчикиобратногоотсчёта.

Устройство и работу обратного счётчика рассмотрим на примере трёхразрядного вычитающего счётчика электрических импульсов, построенного на RST-триггерах, структурная схема которого приведена на рис. 14.2.4.

В

Рис. 14.2.4. Структурная схема асинхронного трёхразрядного обратного счётчика

обратномсчётчике в отличие от прямого импульс переноса подаётся наТ-вход триггера следующего старшего разряда синверсноговыхода триггера предыдущего разряда.

Начало отсчёта обычно устанавливается после очистки счётчика от предыдущей информации подачей импульсов наS-входы триггеров соответствующих разрядов. При этом максимально возможном значением для трёхразрядного счётчика будет служить установка всех его триггеров в состояние кода единицы (111_[2], что эквивалентно десятичному числу 7).

Работу обратногосчётчика проиллюстрируем его реакцией на последовательное поступление двух счётных импульсовнаТ-вход триггераТ₁при условии, что перед этим триггеры счётчика хранили состояние 101_[2](5_[10]). Напомним, что, во-первых, такое состояние счётчика на егоинверсныхвыходах проявляется двоичной комбинацией 010 и, во-вторых, импульс наТ-вход триггера соседнего старшего разряда передаётся только при скачкообразном изменении потенциалаинверсноговыхода предыдущего разряда из «1» в «0» , т. е. позаднемуфронту соответствующего импульса.

Итак, с поступлением первого счётного импульса состояние триггера Т₁изменится из «1» в «0», что проявится на его основном выходеу₀, где выходной потенциал скачком перейдёт их высокого уровня «1» в низкий «0». В то же время на егоинверсномвыходеу₀потенциал изменится с уровня «0» на «1» (передний фронт), что формирует на выходе дифференцирующей цепи положительный импульс, на которыйТ-вход не реагирует. Поэтому счётчик зафиксирует состояниями разрядных триггеров двоичное число 100 – эквивалент десятичной четвёрки. С поступлением второго счётного импульса на триггерТ₁он изменит своё состояние из «0» в «1». При этом на егоинверсномвыходе произойдёт изменение кодов из «1» в «0» (задний фронт), что вызовет формирование импульса переноса из триггераТ₁в триггерТ₂, который в свою очередь изменит своё состояние из «0» в «1». Поскольку при этом на инверсном выходе триггераТ₂произойдёт переход кодового потенциала из «1» в «0» (заднийфронт), то это вызовет формирование импульса переноса наТ-вход триггераТ₃и переход последнего внулевоесостояние. Теперь на основных выходах счётчика будут действовать прямые коды состояния его триггеров 011_[2]– аналог 3_[10]. Таким образом, обратный счётчик выполнил свою функцию, уменьшив число 5_[10]на 2 единицы (до 3_[10]).

Таким образом, в конструкции прямогоиобратногосчётчиков заложено то, что один может считать, только прибавляя (например, счётчик в часах), другой – только вычитая (например, таймер).

Вместе с тем, зачастую существует необходимость изменения направления счёта в процессе функционирования электронных устройств, например, при работе счётчика АЦП «Глубина погружения подводной лодки – код» (погружение: +1, +1 и т. д.; всплытие: –1, –1 и т. д.). Поэтому были созданы и стали широко применяться универсальные счётчики, которые способны оперативно менять направление счёта и вести его в нужную сторону. Такие счётчики получили название реверсивных. Эта способность реверсивных счётчиков реализована с помощью дополнительных логических схем (ЛЭ «И» и «ИЛИ»), подключающихТ-входы последующих триггеров к основным или инверсным выходам предыдущих в соответствии с состоянием триггерауправления: если он установлен в состояние «1», то реверсивный счётчик работает в направлениисложения, если в «0», то –вычитания.

Структура реверсивного счётчика (двухразрядный фрагмент) показана на рис. 14.2.5.

Рис. 14.2.5. Структурная схема реверсивного счётчика импульсов

(фрагмент 2 разрядов)

В составе схемы (рис. 14.2.5):

RSТ-триггеры Т₀, Т₁– счётные элементы, они же элементы памяти:Т₀– младшего разряда (2⁰),Т₁– старшего разряда (2¹);

RS-триггер– элемент управления направлением счёта,единичноесостояние которого разрешает передачу сигналов переноса с основных выходов разрядных триггеровичерез ЛЭ «» и «»шины сложения, анулевое– с инверсных выходов разрядных триггеровичерез ЛЭ «» и «»шины вычитания;

ЛЭ «» и «» – входные собирательно-разделительные (логические) схемы (дизъюнкторы) импульсов, поступающих наТ-входы триггеров,;

и– управляющие сигналы дляS-иR-входов триггера.

Работу реверсивного счётчика (рис. 14.2.5) удобно рассмотреть на примере обработки последовательного поступления двух счётных импульсов: первого– при единичном состоянии триггера,второго– при его нулевом состоянии, если до их поступления состояние счётчика было().

Поскольку по принятому условию до поступления первогосчётного импульсатриггер управлениябыл установлен в единичное состояние, то на управляющих (первых) входах ЛЭ «» и «»шины сложениядействует разрешающий – высокий потенциал (код «1»), поступающий с основного выхода триггера. При этом на информационный (второй) вход ЛЭИ₁с основного выходау₀триггера младшего разряда T₀ подан высокий потенциал кода1, а на ЛЭИ₃– сT₁низкий кода 0, что обеспечивает через ЛЭ «» и «» действие наТ-входах последующих триггеров соответственно кодов 1 и 0. В это же времяшина вычитаниянаходится под низким потенциалом инверсного выхода триггера(код «0»), что исключает создание сигналов на выходах ЛЭИ₂иИ₄. При этом на информационный (второй) вход ЛЭИ₁с основного выходау₀триггера младшего разряда T₀ подан высокий потенциал кода1, а на ЛЭИ₃– сT₁- низкий кода 0, что через ЛЭИЛИ₁иИЛИ₂воздействует наТ-входы последующих триггеров (1 и 0 – соответственно). Поступивший наТ-вход триггераT₀первыйсчётный импульс изменяетнулевоесостояние триггера наединичное. Это проявляется в аналогичном изменении кодовых сигналов на его основном выходе (из 0 в 1 –переднийфронт), но это не вызывает формирования импульса переноса в следующий старший разряд T₁. Следовательно, счётчик принял состояние 11_[2](3_[10]), т. е. счётчиком выполнена операция прибавления «1» к его прежнему содержанию.

Для изменения направления счёта устройство управления сигналом УС₂воздействует наR-вход триггераи переводит его внулевоесостояние, что отключает ЛЭИ₁иИ₃шины сложенияи активизирует по управляющим входам ЛЭИ₂иИ₄шины вычитания, на информационных входах которых сигналы отсутствуют (на инверсных выходахи– коды 0).Второйсчётный импульс , поступая наТ-вход триггераT₀, изменяет его состояние из 1 в 0, что вызывает изменение кода на его инверсном выходе из 0 в 1 (переднийфронт), что не приводит к формированию импульса переноса наТ-вход триггераT₁. Таким образом, счётчик снова принял состояние 10_[2](2_[10]), т. е. выполнил операцию вычитания 1 из его прежнего содержания.

Счётчики, представленные схемами 4 и 5 на рис. 14.2.2, относятся к счётчикам с последовательным переносом, где переключение каждого последующего триггера осуществляется после переключения предыдущего, а время установления результата счёта зависит от разрядности счётчика. Для повышения быстродействия созданы и применяются счётчики с параллельным или, так называемым сквознымпереносом, но для этого использованы дополнительные логические элементы.

В интегральной схемотехнике счётчики маркируются буквами ИЕ. Например, К176ИЕ1 – шестиразрядный двоичный счётчик на МОП-структурах.