electronics
.pdf
81
Счетчики
Счетчик – устройство, выполняющие функцию преобразования числа импульсов в код. Основные характеристики:
Модуль счета – максимальное число импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком (КС). При достижении КС счетчик приходит в исходное состояние.
m – число разрядов.
Для двоичного счетчика: 2m ≥ KC Счетчики делятся:
•Суммирующие - последующее состояние на 1 больше предыдущего
•Вычитающие - последующие состояние на 1 меньше предыдущего
•Реверсивные – и суммируют, и вычитают
По типу связи:
•Последовательные
•Параллельные
Счетчики последовательного типа
Каждый последующий разряд запускается от предыдущего.
Суммирующий
|
|
|
Q0 |
Q1 |
Q2 |
C |
T |
T |
T T |
|
T T |
|
|
||||
|
R |
|
R |
|
R |
R
C
Q1
Q2
Q3
Q0 |
Q1 |
Q2 |
|
Задержка: 3∆t |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
∆t – задержка одного триггера. На выходе накапливается задержка |
0 |
1 |
0 |
2 |
равная ∆t умноженная на количество триггеров счетчиков. |
0 |
1 |
1 |
3 |
|
1 |
0 |
0 |
4 |
|
1 |
0 |
1 |
5 |
|
1 |
1 |
0 |
6 |
|
1 |
1 |
1 |
7 |
|
0 |
0 |
0 |
|
|
82
Вычитающий
|
|
Q0 |
Q1 |
Q2 |
C |
T |
T T |
T |
T |
T |
||||
S |
|
S |
S |
|
S
C
Q1
Q2
Q3
Q2 |
Q1 |
Q0 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
2 |
1 |
0 |
0 |
3 |
0 |
1 |
1 |
4 |
0 |
1 |
0 |
5 |
0 |
0 |
1 |
6 |
0 |
0 |
0 |
7 |
1 |
1 |
1 |
|
Реверсивный счетчик последовательного типа
Q0 |
Q1 |
Q2 |
+1 |
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
>8 |
1 |
S TT |
& |
1 |
S TT |
& |
1 |
S TT |
|
||
|
|
|
||||||||
|
T |
|
T |
|
T |
|
|
|||
|
|
& |
|
& |
|
& |
|
|||
R |
|
R |
|
R |
|
R |
<0 |
|||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1
В режиме суммирования импульсы счета поступают на вход “+1” и |
|
+1CTQ0 |
|
|
|
|
|||
запускают первый триггер. С прямых выходов триггеров через верхние |
|
-1 |
Q1 |
|
|
|
|||
схемы “&” импульсы поступают на входы следующих триггеров. При |
|
- |
Q2 |
|
R |
|
|||
вычитании работают нижние схемы “&”. |
>8 |
|
||
S |
|
|||
|
|
<0 |
|
|
|
|
|
||
83
|
|
Счетчики параллельного типа |
|
|
||
|
|
Суммирующий |
|
|
|
|
C |
Q0 |
|
Q1 |
|
Q2 |
|
|
|
|
|
|||
T TT |
& |
T TT |
& |
T TT |
& |
TC |
C
Q0
Q1
Q2
Каждый последующий запускается от сигналов управления через схемы “И” со всех предыдущих.
Обладает суммарной задержкой на установку, равной задержке одного.
Недостаток – с ростом разрядов увеличивается число соединений.
Распределитель импульсов
|
Q0 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
D T |
D T |
D T |
D T |
D T |
|
C |
C |
C |
C |
C |
|
S |
R |
R |
R |
R |
|
SR
C
Q 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Установка в начальное со- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стояние: первый D-триггер – в |
||
Q 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«1», остальные – в «0». При пода- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
че синхроимпульсов «1» будет по- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Q 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
следовательно |
перезаписываться |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по кругу. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Основное назначение: вы- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Q 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
деляет цепи, |
разнесенные в про- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
странстве и времени, и тактируе- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
мые импульсы синхронизации.(опрос датчиков объектов). Количество триггеров равно количеству каналов.
84
Регистры
Регистр – это устройство, которое служит для хранения и обработки цифровой (двоичной и недвоичной) информации.
В зависимости от структуры различают параллельные (регистры памяти), последовательные (регистры сдвига) и смешанные (универсальные) регистры.
Параллельные регистры отличаются высоким быстродействием (один такт для записи и один такт для считывания), однако требуется множество n – входов и n – выходов (недостаток).
|
|
Выходы |
|
|
|
|
|
Q 0 Q 1 Q 2 |
Q |
n - 1 |
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
A 0 A 1 A 2 |
A n - 1 |
|
. . . |
C
Синхрон.
D 0 D 1 D 2 |
D n - 1 |
Входы Параллельный регистр
Последовательный регистр. В отличие от параллельного регистра в последовательном, всего один вход для записи и один выход для считывания, однако последовательный регистр имеет низкое быстродействие – для заполнения и вывода информации требуется n-тактов.
Q0 |
|
|
|
Сдвиг вправоили влево |
|
|
Qn - 1 |
|
|
|
|
DSR |
|
DSL |
|
|
A 0 A 1 A 2 |
A n - 1 |
|
|
|
||
C
Синхрон.
Последовательный регистр
Смешанные регистры.
Параллельно – последовательный регистр преобразует параллельный код в последовательный. Запись происходит в последовательном коде, а чтение в параллельном.
85
Q n - 1
A 0 |
A 1 |
A 2 |
|
A n - 1 |
|
|
|
|
|
C
Синхрон.
D 0 D 1 D 2 |
D n - 1 |
Параллельно-последовательный регистр
Последовательно – параллельный регистр преобразует последовательный код в параллельный.
Q 0 Q 1 Q 2 |
Q n - 1 |
DSR
A 0 A 1 A 2 |
. . . |
A n - 1 |
|
|
C
Синхрон.
Последовательно-параллельный регистр
Универсальный регистр преобразует параллельный код в последовательный и наоборот. Такой регистр работает в режиме параллельного считывания и записи информации, сдвига вправо и сдвига влево.
|
|
|
Q 0 |
|
|
Q 1 |
|
|
Q 2 |
|
|
|
Q |
n - 1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
DSR |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DSL |
|
A 0 |
|
A 1 |
|
A 2 |
|
|
A n - 1 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
. . . |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C
Синхрон.
D 0 D 1 D 2 |
D n - 1 |
Универсальный регистр
86
Параллельные регистры
Параллельные регистры реализуются на D-триггерах (RS-триггер по схеме D- триггера). Информация на входе непрерывно соответствует информации на выходе.
D2 |
D |
TT |
D 0 RG |
|
|
C |
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
D1 |
Q0 |
|
|
|
D2 |
|
D1 |
D |
TT |
Q1 |
|
|
C |
Q1 |
D3 |
Q2 |
|
|
C |
||
|
R |
|
Q3 |
|
|
|
|
E |
|
D0 |
D |
TT |
|
|
|
|
|||
|
|
|
||
|
C |
Q0 |
R |
|
|
|
|
|
|
C |
R |
|
|
|
R |
|
|
|
|
Обычно регистры имеют два режима работы: запись и сохранение информации.
|
& |
1 |
D TT |
Q2 |
|
|
|
|
|
D2 |
& |
|
C |
|
|
|
|
||
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
& |
D TT |
|
|
C |
Q1 |
|
D1 |
& |
||
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
& |
D TT |
|
|
|
Q0 |
|
D0 |
& |
C |
|
|
R |
|
|
PE |
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
87
Последовательные регистры
|
Сдвиг вправо |
Q 0 |
Q 1 |
||
|
|
|
|
||
|
DSR |
D |
TT |
|
D TT |
|
|
|
|||
|
|
C |
|
|
C |
С |
|
R |
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
R
С |
DSR |
Q 0 |
Q 1 |
Q 2 |
Q 2
D TT
C
R
DSR RG |
Q 0 |
|
|
|
Q 1 |
C |
Q 2 |
|
Q 3 |
R |
|
|
Сдвигвлево |
Q |
0 |
Q 1 |
|
Q 2 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
TT |
|
|
TT |
|
DSL |
|
D |
|
D |
D |
TT |
||
|
C |
|
|
C |
|
C |
|
С |
R |
|
|
R |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R
С |
DSL |
0 |
1 |
2 |
|
DSL |
RG |
|
Q0 |
|||||
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q1 |
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q2 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
88
Универсальный регистр
1.режим сохранения информации;
2.режим сдвига вправо (влево);
3.режим параллельной записи.
S0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
S1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Режим |
Сохранение |
Сдвиг вправо |
Сдвиг влево |
Параллельная запись |
Элемент |
& 1 |
& 2 |
& 3 |
& 4 |
Выбор режима осуществляется кодом сигналов в S0 S1. регистр реализован на RS
– триггерах, включенных по схеме D – триггера. Микросхемы выбора режима работы:
1.режим сохранения;
2.режим сдвига влево;
3.режим параллельной записи;
4.режим сдвига вправо.
|
DSL |
RG |
|
|
||||
|
|
|
||||||
|
D 0 |
|
|
|
Q 3 |
|
||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||
|
D 1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
D 2 |
|
|
|
Q 2 |
|
||
|
|
|
|
|
||||
|
D 3 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Q 1 |
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
DSR |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
C |
|
|
|
Q 0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
S 0 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
S 1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EO |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
89
|
S0 S1S0 S1 |
|
|
|
|
|
|
|
& |
1 |
1 |
S |
TT |
Q |
2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
DSL |
& |
2 |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
D 2 |
& |
3 |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
& |
4 |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
1 |
1 |
S |
TT |
Q 1 |
|
|
|
|
|
||||
|
& |
2 |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
D 1 |
& |
3 |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
& |
4 |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
1 |
1 |
S |
TT |
Q 0 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
& |
2 |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
D 0 |
& |
3 |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
DSR |
& |
4 |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S0 |
|
|
C |
|
|
EO |
|
S1 |
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90
Цифровые устройства комбинационного типа
В цифровых устройствах комбинационного типа сигнал на выходе определяется только сигналами на входе и функцией, реализованной на данном устройстве. Память у таких устройств отсутствует, то есть предыдущее значение не влияет на последующее.
Мультиплексор
Мультиплексоры выполняют коммутацию сигналов (электрических цепей). В этих устройствах осуществляется управление кодом.
Каждый из входов DI (Data Input) подключается к выходу. Выбор входа осуществляется комбинацией S0S1. Современные мультиплексоры различают до 32 х каналов и могут коммутировать не только одну цепь, но и слово (А и В).
Вход DE (Data Enable – разрешение данных) позволяет отключать входы (бывает нужно, когда требуется отключить мультиплексор от общей шины данных)
Вход EA/B – позволяет выбирать нужное слово – А или В.
D0 |
D1 |
D2 |
D3 |
S0 |
S1 |
DE |
&
& |
|
|
|
1 |
|
& |
Y |
|
Y |
||
|
||
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MS |
|
|
DI |
MS |
|
|
A |
|
|
|||||
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2 |
|
Y |
|
|
2 |
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Y |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|||
|
|
|
|
|
B |
|
|
||||
|
S0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
||
|
S1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
DE |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
EO |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
EA/B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|