Счетчиком называют цифровое устройство, предназначенное для подсчета числа импульсов. В процессе работы счетчик последовательно изменяет свое состояние в определенном порядке. Длина списка разрешенных состояний счетчика называется модулем счета Кс. Одно из возможных состояний счетчика принимается за начальное. Если счетчик начал счет от начального состояния, то каждый импульс, кратный модулю счета Кс, снова устанавливает счетчик в начальное состояние, а на выходе счетчика появляется сигнал переноса Р (или займа Z).
Последовательность внутренних состояний счетчика можно кодировать различными способами. Чаще всего используют двоичное (двоичные счетчики) или двоично-десятичное (декадные счетчики) кодирование. Кроме этого находят применение счетчики с одинарным кодированием, когда состояние счетчика представлено местом расположения одной-единственной единицы или одного-единственного нуля (кольцевые счетчики), и унитарное кодирование, когда состояние счетчика представлено числом единиц или нулей (счетчики Джонсона).
Если коды расположены в возрастающем порядке, то счетчик называют суммирующим (Up-counter). Счетчики, у которых коды расположены в убывающем порядке, называют вычитающими (Down-counter), а счетчики, у которых направление перебора кода может изменяться, называют реверсивными (Up/Down counter).
Если для работы счетчика требуется наличие синхросигнала, то такой счетчик называют синхронным. Счетчики, которые работают без синхросигналов, называют асинхронными.
По структуре счетчики делятся на последовательные (каскадные), параллельные и параллельно-последовательные, которые отличаются способом подачи счетных импульсов на входы разрядов счетчика.
В последовательном счетчике счетные импульсы поступают только на вход первого разряда, а с его выхода переходят на вход второго разряда. Таким образом, вход каждого последующего разряда счетчика соединен с выходом предыдущего.
В параллельном счетчике счетные импульсы одновременно поступают на входы всех разрядов счетчика, однако благодаря внутренней организации счетчика каждому счетному импульсу соответствует срабатывание только определенных разрядов.
Каскадное соединение параллельных счетчиков используют для получения больших значений модуля пересчета. Такие параллельно-последовательные счетчики имеют более высокое быстродействие, чем последовательные, и требуют меньших аппаратурных затрат.
Рис.1 Обобщённая схема счётчика импульсов.
Счетчик СТ можно представить в общем случае как устройство, которое содержит входную логику, управляющую работой счетчика, и выходную логику, которая используется для указания окончания счета или формирования сигнала переноса Р. Для приведения счетчика в начальное состояние используется сигнал сброса, поступающий на вход R.
Параллельный код для предварительной установки счетчика поступает на входы S0...Sn. Сигнал разрешения параллельной загрузки М останавливает счет и позволяет подготовленным на входах S0...Sn данным загрузиться в счетчик в момент прихода очередного тактового импульса С. Счётчик считает тактовые импульсы, поступающие на вход С, если присутствует сигнал разрешения счёта V.
Если счётчик реверсивный, то для изменения направления счёта используют специальные входы Up / Down. Входными сигналами являются снимаемые с входов каждого разряда Q0…Qn а так же сигнал P/Z.
Асинхронные счетчики.
Асинхронный суммирующий счётчик (АСС) можно выполнить на счётных триггерах любого типа. В большинстве случаев используется JK или D триггер.
Представим суммирующий трёх разрядный счётчик.
Рис.1 Схема трёхразрядного асинхронного счётчика.
При поступлении счётных импульсов на вход С1 триггеры будут изменять своё состояние описываемое последовательно возрастающими числами.
| n | Q3 | Q2 | Q1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 1 | 1 |
| 4 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 1 | 0 | 1 |
| 6 | 1 | 1 | 0 |
| 7 | 1 | 1 | 1 |
Таблица состояний триггера.
Для приведения счетчика в начальное состояние используется сигнал сброса, поступающий одновременно во все счётчики.
При построении асинхронного вычитающего счетчика достаточно заменить выходы 
триггеров на прямые выходы Q. В этом случае при поступлении импульса сброса R на всех выходах счетчика установятся единичные уровни, а при поступлении счетных импульсов на вход С1 триггеры счетчика будут изменять свои состояния, описываемые последовательно убывающими двоичными числами.
Для построения асинхронного реверсивного счетчика, который может работать как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания, можно с помощью логической схемы обеспечить подачу сигналов с инверсного выхода Q при суммировании или с прямого выхода Q — при вычитании от предыдущего триггера на счетный вход последующего.
Эта схема включается между выходом одного разряда счетчика и входом другого и, в зависимости от управляющих сигналов — сложение (U) или вычитание (D), на вход последующего разряда поступает сигнал переноса Р или сигнал займа Z.
В асинхронном счетчике с приходом каждого последующего импульса на вход С1| переключаются сразу несколько триггеров. Однако переключение этих триггеров происходит не одновременно, а с некоторой задержкой относительно друг друга. Это приводит к задержке в установлении выходного кода после поступления счетного импульса на вход С1. При большом числе разрядов счетчика задержка выходного сигнала может быть значительной и сравнимой с периодом поступления счетных импульсов на вход С1. Поэтому в качестве первого триггера нужно использовать самый быстрый, а быстродействие других триггеров может мыть ниже.
Синхронные счетчики.
Для построения синхронных счетчиков используют различные типы счетных синхронных триггеров. Приведём схемы одноразрядных синхронных счетчиков.
| Рис.1 Суммирующий одноразрядный синхронный счётчик. | Рис.2 Вычитающий одноразрядный синхронный счётчик. |
Дата: 2018-12-21, просмотров: 264.
