6.3 Цифровые счетчики импульсов

Цифровым счетчиком импульсов называют устройство, реализующее счет числа входных импульсов и фиксирующее это число в каком-либо коде.

Обычно счетчики строят на основе триггеров, поэтому счет импульсов ведется в двоичной системе счисления.

Функциональная схема простейшего двоичного трехразрядного цифрового счетчика импульсов приведена на рис. 6.8, а. Счетчик состоит из трех последовательно соединенных Т-триггеров, имею­щих вход R для установки в состояние 0.

На рис. 6.8, б показаны временные диаграммы счетчика. Табл. 6.7 иллюстрирует состояние триггеров. Если в исходном положении все триггеры были в состоянии 0, то по окончании первого вход­ного импульса триггер Т1 перейдет в состояние 1 (Х₀=1). По окончании второго входного импульса триггер Т1 переходит в состоя­ние 0 (Х₀=0). По окончании импульса Х₀ триггер Т2 переходит в состояние 1 (Х₁=1) и т. д. После восьмого входного импульса все триггеры переходят в состояние 0 и счет повторяется.

Из табл. 6.7 видно, что состояние триггеров отражает число по­ступивших на вход счетчика импульсов в двоичной системе счисле­ния (двоичном коде).

Таблица 6.7 - Таблица состояний двоичного счетчика

Номер входного импульса	Состояния триггеров			Номер входного импульса	Состояния триггеров
	Т3	Т2	Т1		Т3	Т2	Т1
0	0	0	0	5	1	0	1
1	0	0	1	6	1	1	0
2	0	1	0	7	1	1	1
3	0	1	1	8	0	0	0
4	1	0	0

Общее число возможных состояний (модуль) N счетчика определяют числом триггеров n: N=2ⁿ. В нашем слу­чае N=8.

Условное обозначение счетчика по схеме рис. 60, а приведено на рис. 60, в: СТ2 означает двоичный счетчик; выходы 1, 2, 4 — обозначения двоичных разрядов (2°=1. 2¹=2, 2²=4), соответствую­щих выходам Х₀, X₁, Х₂ схемы рис. 60, a; C1— счетный вход; R - установка нуля.

Цифровые счетчики импульсов применяют для счета числа им­пульсов либо для деления числа импульсов. Счет числа импульсов, поступающих на вход с высокой частотой, необходим в вычисли­тельной технике, автоматике, информационно-измерительной тех­нике (цифровые измерительные приборы).

6.4 Регистры

Регистром называют устройство, предназначенное для записи и хранения дискретного «слова» — двоичного числа или другой кодовой комбинации.

Основные элементы регистра — двоичные ячейки, в качестве которых применяются триггеры. Число двоичных ячеек определя­ется числом двоичных разрядов «слова» (длиной слова), на которое рассчитан регистр.

На рис. 6.9 а, б приведены схема и условное обозначение n-разрядного регистра на RS-триггерах. Информация в ячейки ре­гистра записывается по команде «Ввод» (путем подачи 1 на вход «Ввод»). Тогда сигналы n входов установят в соответствующие состояния триггеры Т1 - Тn. На выходе регистра информация появится по команде «Вывод», в ее отсутствие на выходах — нули. При считывании ин­формация, записанная в регистре, сохраняется.

Описанный регистр может запоминать и выдавать информацию только в параллельных кодах, когда каждому разряду соответ­ствует отдельная линия. Более экономична передача информации в последовательных кодах, когда используется одна линия для последовательной (во времени) передачи комбинации нулей и еди­ниц. Для записи и хранения информации в последовательных кодах применяют сдвигающие (сдвиговые) регистры. На рис. 6.10, а, б приведены схема и условное обозначение сдвигающего регистра на JK-триггерах (MS-типа). Здесь информация, поступившая на информационный вход, по окончании каждого синхронизирую­щего импульса передается («продвигается») из предыдущего триг­гера в последующий.

Рассмотрим работу регистра по схеме рис. 6.10, а. Пусть требуется записать в регистр трехразрядное двоичное слово D=101, имеющее разряды D1=1, D2=0, D3=l.

При С=1 в триггер Т1 вводятся J1=D1=l и K1=D1=0. Поскольку JK-триггер с раздельными входами работает как синхронный RS-триггер, по окончании синхронизирующего (тактового) импульса (при переходе от С=1 к С=0) на выходе триггера T1 появляется Q1=l. Следовательно, по окон­чании первого тактового импульса Q1=D1=l, .

Затем на информационный вход регистра поступает второй разряд D2=0 слова D. При воздействии второго тактового импульса триггер T2 воспримет ин­формацию с выхода первого триггера: J2=Q1=l, K2==0. По окончании вто­рого тактового импульсаQ2=D2=1, , а первый триггер воспримет вход­ную информацию регистра и на его выходеQ1=D2=0, . Таким образом, произошел сдвиг информации из первого разряда регистра во второй; точно так же по окончании третьего тактового импульсаQ3=D1=1, Q2=D2=0, Q1=D1=0 и все слово записано в регистр.

Считывать информацию из сдвигающего регистра можно либо в последовательном коде с выхода Q3, продвигая информацию через все разряды регистра к выходу, либо в параллельном коде одновременно с выходов Q1, Q2, Q3.