ЛЕКЦИЯ №15

Счетчики.

План:

1. Классификация счетчиков.

2. Двоичные счетчики.

3. Счетчики с произвольным модулем.

Ключевые слова:

Счетчик, модуль счета, двоичный счетчик, двоично-кодировочный счетчик, суммирующий счетчик, счетчик с последовательным переносом, счетчик с параллельным переносом, счетчик со сквозным переносом.

Счетчики применяются в различных цифровых устройствах и строятся из разрядных схем, связанных друг с другом и содержащих триггеры и логические элементы.

В счетчиках выполняются следующие микрооперации:

• установка в исходное состояние;

• хранение слова;

• выдача слова;

• увеличение на единицу содержимого и др.

Счетчик характеризуется прежде всего модулем счета (емкостью) M. Он переходит при поступлении входных сигналов из состояния в состояние, после каждых M сигналов возвращаясь к началу цикла. Счетчики классифицируются по значению модуля, направлению счета, способу организации межразрядных связей.

По значению модуля счета различают двоичные (M=2ⁿ), двоично -кодированные (с произвольным модулем), по кодированию состояний двоичными кодами, счетчики с одинарным кодированием и др.

По направлению счета счетчики делятся на суммирующие (прямого счета), вычитающие (обратного счета) и реверсивные (с изменением направления счета).

По способу организации межразрядных связей различают счетчики с последовательным, параллельным и комбинированным переносом.

Основными режимами работы счетчиков является регистрация числа поступивших на счетчик сигналов и деление частоты.

В первом режиме в счетчике формируется его содержимое (цифровой код), а во втором – выходными сигналами является импульсы переполнения счетчика.

Счетчики удобно строить на T-триггерах или JK-триггерах (при J=K=1), функционирующих как одноразрядные двоичные счетчики.

В качестве Т-триггеров можно использовать также синхронные RS-триггеры, синхронные D-триггеры или синхронные JK-триггеры.

Для использования синхронного RS-триггера в счетном режиме необходим инверсный выход подсоединить ко входу S, а выход Q к К. Вход С при этом выполняет роль входа Т.

Двоичные счетчики

Вход	Прямой счет				Обратный счет
	Q2	Q1	Q0	Ng	Q2	Q1	Q0	Ng
1 1 1 1 1 1 1	0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1	0 1 2 3 4 5 6 7	1 1 1 1 0 0 0 0	1 1 0 0 1 1 0 0	1 0 1 0 1 0 1 0	7 6 5 4 3 2 1 0

Модуль двоичного счетчика целая степень двойки (М=2ⁿ), а его состояние определяется кодом Q_n-1Q_n-2…Q₁Q₀, читаемым по выходам триггеров разряда.

В таблице прямого счета соседний старший разряд изменяет состояние при переходе данного разряда из «1» в «0». Значит суммирующий счетчик представляет собой цепочку из триггеров с инверсным динамическим управлением или двухступенчатых триггеров типа MS со статическим управлением. Поэтому структуры суммирующих счетчиков можно представить как:

Соответственно, в схемах обратного счета последний разряд изменяет своё состояние при переходе с «0» на «1».

Схемы вычитающих счетчиков

Все приведенные схемы – схемы последовательных счетчиков или счетчиков с последовательным переносом, в которых каждый триггер переключается выходным сигналом предыдущего. Временные состязания в них отсутствуют.

Параллельные счетчики (синхронные, с параллельным переносом) имеют максимальное быстродействие, поскольку в них все разряды переключаются одновременно.

Параллельный счетчик содержит разрядные триггеры с конъюнкторами, анализирующими состояние предыдущих разрядов. При поступлении входного сигнала переключаются только те триггеры, для которых все предыдущие были в единичном состоянии, что и требуется.

В связи с ограничениями на построение параллельных счетчиков широкое распространение получили счетчики с групповой структурой (комбинированным переносом), в которых счетчик разбивается на группы, внутри которых реализуется какой-либо вид переноса, а между группами осуществляется межгрупповой перенос.

Счетчик с параллельно-последовательным переносом имеет в цепях межгрупповых переносов конъюнкторы, формирующие перенос в следующую группу при единичном состоянии всех триггеров предыдущей. СхВч группового типа с параллельным переносом.

Счетчик со сквозным переносом можно трактовать как предельный случай для структуры группового типа при использовании одноразрядных групп.

Реверсивные счетчики изменяют направление счета под воздействием управляющего сигнала или при смене точки подачи считаемых сигналов. В первом случае схема имеет счетный и управляющий входы, а во втором – два счетных входа.

Наиболее распространенный способ построения реверсивных счетчиков – переключение межразрядных связей.

Схема реверсивного последовательного счетчика.

Вопросы для контроля:

1. Как классифицируются счетчики?

2. На каких триггерах можно построить счетчики?

3. Как строятся параллельные счетчики?

4. Что представляют собой счетчики с групповой структурой?

Литература:

1. Схемотехника ЭВМ. Учебник для ВУЗов под редакцией Соловьева Г.Н. – М.; Высш.шк., 1985, с.105-110.

2. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ – М.; Высш.шк., 1987, с.137-151.