Последовательный вычитающий 3-х разрядный счетчик.

Триггеры данного счетчика срабатывают по заднему фронту. Для реализации операции вычитания счетный вход старшего разряда подключается к инверсному выходу соседнего младшего разряда. Предварительно триггеры устанавливают в состояние лог.1 (111). Работу данного счетчика показывает временная диаграмма на рис. 4.

Рис. 3 Последовательный вычитающий счетчик

Рис. 4 Временная диаграмма последовательного вычитающего счетчика

Реверсивный счетчик.

Для реализации реверсивного счетчика необходимо объединить функции суммирующего счетчика и функции вычитающего счетчика. Схема данного счетчика приведена на рис. 5. Для управления режимом счета служат сигналы «сумма» и «разность». Для режима суммирования «сумма»=лог.1, «0»-кратковременный лог.0; «разность»=лог.0, «1»-кратковременный лог.0. При этом элементы DD4.1 и DD4.3 разрешают подачу на тактовые входы триггеров DD1.2, DD2.1 через элементы DD5.1 и DD5.2 сигналов с прямых выходов триггеров DD1.1, DD1.2 соответственно. При этом элементы DD4.2 и DD4.4 закрыты, на их выходах присутствует лог.0, поэтому действие инверсных выходов никак не отражается на счетных входах триггеров DD1.2, DD2.1. Таким образом, реализуется операция суммирования. Для реализации операции вычитания на вход «сумма» подается лог.0, на вход «разность» лог.1. При этом элементы DD4.2, DD4.4 разрешают подачу на входы элементов DD5.1, DD5.2, а соответственно и на счетные входы триггеров DD1.2, DD2.1 сигналов с инверсных выходов триггеров DD1.1, DD1.2. При этом элементы DD4.1, DD4.3 закрыты и сигналы с прямых выходов триггеров DD1.1, DD1.2 никак не воздействуют на счетные входы триггеров DD1.2, DD2.1. Таким образом, реализуется операция вычитания.

Рис. 5 Последовательный реверсивный 3-х разрядный счетчик

Для реализации данных счетчиков также можно использовать триггеры, срабатывающие по переднему фронту счетных импульсов. Тогда при суммировании на счетный вход старшего разряда надо подавать сигнал с инверсного выхода соседнего младшего разряда, а при вычитании наоборот – соединять счетный вход с прямым выходом.

Недостаток последовательного счетчика – при увеличении разрядности пропорционально увеличивается время установки (t_УСТ) данного счетчика. Достоинством является простота реализации.

Суммирующий счетчик параллельного действия.

Принцип действия данного счетчика заключается в том, что входной сигнал, содержащий счетные импульсы, подается одновременно на все разряды данного счетчика. А установкой счетчика в состояние лог.0 или лог.1 управляет схема управления. Схема данного счетчика показана на рис.6

Рис. 6 Суммирующий счетчик параллельного действия

• Разряды счетчика – триггеры DD1.1, DD1.2, DD2.1.

• Схема управления – элемент DD3.1.

• Достоинство данного счетчика – малое время установки, не зависящее от разрядности счетчика.

• Недостаток – сложность схемы при повышении разрядности счетчика.

3.2 Составление таблицы функционирования счетчика.

Таблица функционирования отражает двоичный код всех предыдущих и последующих состояний триггеров в момент времени до (Qⁿ) и после (Qⁿ⁺¹) прихода очередного входного сигнала.

Табл. 1. Таблица функционирования исходного счетчика

N	Q3n	Q2n	Q1n	Q0n	Q3n+1	Q2n+1	Q1n+1	Q0n+1	FQ3	FQ2	FQ1	FQ0
0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	▲
1	0	0	0	1	0	0	1	0	0	0	▲	▼
2	0	0	1	0	0	0	1	1	0	0	1	▲
3	0	0	1	1	0	1	1	0	0	▲	1	▼
4	0	1	1	0	0	1	1	1	0	1	1	▲
5	0	1	1	1	1	1	1	0	▲	1	1	▼
6	1	1	1	0	1	1	1	1	1	1	1	▲
7	1	1	1	1	1	1	0	0	1	1	▼	▼
8	1	1	0	0	1	1	0	1	1	1	0	▲
9	1	1	0	1	0	0	0	0	▼	▼	0	▼

Выбираем триггер JK, т. к. счетчики на RS-триггерах имеют большее количество связей между входами и выходами разрядов, а при использовании D-триггеров в разрядах счетчика возникает необходимость в применении дополнительных логических элементов, вследствие чего возрастает потребляемая мощность и уменьшается максимальная рабочая частота.

В результате получается набор карт, отражающих значения логических функций на всех входах каждого триггера в зависимости от состояния счетчика.