
Счетчики
Счетчики – это последовательностные цифровые устройства, предназначенные для счета входных импульсов и представления их в виде двоичного, двоично-десятичного или какого-либо недвоичного кода. Счетчики строятся на тактируемых триггерах.
Максимальное число импульсов, которое может сосчитать счетчик без переполнения, называется коэффициентом пересчета (модулем счета). Коэффициент пересчета определяется количеством триггеров в счетчике и используемым кодом.
Различают асинхронные и синхронные счетчики, счетчики суммирующие (обычные) и реверсивные, которые и суммируют входные импульсы, и вычитают поступающие на счетный вход импульсы от ранее накопленного их числа.
Кольцевые счетчики – это недвоичные счетчики, в которых под воздействием тактовых импульсов по триггерам перемещается одна или несколько логических единиц (нулей). Конструктивно кольцевой счетчик представляет собой регистр сдвига, замкнутый в кольцо.
схема четырехразрядного кольцевого счетчика, реализованного на JK-триггерах
№ такт. имп. |
исх. сост. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
схема кольцевого счетчика с защитой от циркулирования ложной кодовой единицы
Видим, что защита реализована просто:
первый триггер DD1 может установиться
в единицу только при J=1 и любом
сигнале K. Этот способ защиты
осуществляется логическим элементом
4ИЛИ-НЕ:
и
Q5=J=1
только при
Рассмотрим другой тип кольцевого счетчика – счетчик Джонсона – кольцевой счетчик с одной перекрестной связью в триггерном кольце. Счетчик Джонсона имеет коэффициент пересчета вдвое больший, чем обычный кольцевой счетчик с таким же числом триггеров.
№такт. имп. |
исх. сост. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Двоичные счетчики – это счетчики импульсов, в которых число импульсов представляется в двоичном коде. Двоичные счетчики строятся на тактируемых JK-, D- или RS-триггерах. Так как триггер имеет два состояния, то n-разрядный двоичный счетчик будет иметь 2n состояний и n-разрядный выходной двоичный код.
Асинхронный двоичный счетчик состоит из последовательно включенных счетных триггеров.
Задний фронт (1/0) первого тактового
импульса установит первый триггер DD1
в единицу. Второй триггер не опрокинется
в единицу, так как он реагирует на задний
фронт, но не на перепад 0/1 на Т-входе.
Второй тактовый импульс снова опрокинет
первый триггер. Теперь на выходе Q1
появился перепад 1/0, который переведет
второй триггер в единицу. Продолжая
рассуждать аналогично, можно убедиться,
что пятнадцатый импульс на счетном
входе K установит счетчик в состояние
.
Шестнадцатый тактовый импульс вернет
счетчик в исходное, нулевое состояние.
Коэффициент пересчета рассмотренной
схемы 24=16. Недостаток всех
асинхронных счетчиков обусловлен
последовательным соединением триггеров
и, следовательно, несинхронным
срабатыванием триггеров
С
инхронные
двоичные счетчики отличаются от
асинхронных счетчиков тем, что в них
тактовые импульсы поступают на С-входы
триггеров одновременно (синхронно), и
триггеры, которые должны переключаться
при приходе определенного тактового
импульса, переключаются одновременно
или почти одновременно.