7. Счетчики с произвольным модулем счета и управляемым сбросом

Все рассмотренные ранее счетчики имеют "жесткую" структуру, при которой изменение модуля счета Кcч связано с коммутационными изменениями всей схемы. Однако можно построить счетчики, в которых изменение модуля счета осуществляется более простым способом, практически не вносящим изменений в основную схему счетчика. Этого можно достигнуть, если осуществить управляемый сброс счетчика в нулевое состояние. Например, если имеется четырехразрядный двоичный счетчик с Ксч=16, то для его преобразования в счетчик с модулем счета Ксч=13 необходимо, чтобы после состояния 12 следующий входной импульс сбрасывал его в 0, возвращая к началу цикла счета. Если счетчик выполнен на JK-триггерах, то для сброса в 0 должен вырабатываться сигнал R, под действием которого на входах всех триггеров устанавливалась бы комбинация сигналов J=0, К=1. Следовательно, схемы управления на входах триггеров двоичного счетчика с параллельным переносом, формирующие сигналы

где: i = 1,2,... ,n-1; n — число разрядов счетчика, должны быть преобразованы в схемы управления, формирующие сигналы

.

Согласно этим выражениям схема i-го разряда счетчика будет иметь вид, показанный на рис. 12.11. Сигнал R сброса счетчика в 0 вырабатывается дополнительным конъюнктором при установке на его входах двоичного кода, равного значению Ксч -1. Это достигается подключением входов дополнительного конъюнктора к прямым выходам триггеров соответствующих разрядов.

Вкачестве примера, иллюстрирующего рассмотренный способ, на рис. 12.12 показана схема параллельного суммирующего счетчика с модулем счета Ксч=6.

При достижении счетчиком состояния 5 (Q₂=1, Q₁=0, Q₀=1) на выходе конъюнктора ИЗ образуется сигнал R=1, который устанавливает на входах каждого триггера комбинацию сигналов J=0, К=1. Под действием этих комбинаций очередной импульс, поступивший на вход С, осуществляет установку всех триггеров счетчика в нулевое состояние.

Схема счетчика с произвольным модулем счета может быть значительно упрощена, если в нем использовать триггеры с установочными входами. Примером может служить схема счетчика с модулем счета Кcч=11, выполненного на основе суммирующего 4-разрядного счетчика с параллельным переносом на двухступенчатых JK-триггерах с установочными входами (Рис. 12.13). На входыпостоянно заведены уровни логической 1, а на входыR поступает сигнал с выхода дополнительного конъюнктора. При счете от 0 до 10 конъюнктор закрыт и сигнал с его выхода R=1 не оказывает влияния на работу счетчика. При поступлении очередного импульса на входы С триггеров счетчик устанавливается в состояние 11 (Q₃Q₂Q₁Q₀=1011). При этом на выходе конъюнктора образуется сигнал , который сбрасывает триггеры всех разрядов в нулевое состояние и одновременно служит сигналом переноса.

Достоинством счетчиков с управляемым сбросом является естественная двоичная последовательность кодов.

8. Генераторы чисел на основе счетчиков

Такие последовательностные устройства называют также кольцевыми распределителями сигналов. Последовательность двоичных чисел, образуемая на их выходах, часто используется в цифровых системах как последовательность сигналов. управляющих работой других узлов. Число состояний, которое может принимать генератор, называется длиной последовательности чисел L. С этой точки зрения любой счетчик можно рассматривать как генератор определенной последовательности чисел, у которого L = Ксч. Например, счетчик с модулем счета Ксч=8 (рис. 12.12) является генератором последовательности чисел 0-1 -2-3-4-5-6-7.

Число разрядов счетчика, используемого в качестве генератора некоторой последовательности чисел, определяется либо числом разрядов двоичного кода генерируемых чисел, либо длиной последовательности этих чисел. В первом случае синтез счетчика осуществляется по методике, используемой при синтезе счетчика с произвольным модулем счета. При этом последовательно записываются состояния, принимаемые счетчиком, и для каждого перехода определеяются функции входов всех триггеров. Во втором случае счетчик рассматривается как двоичный (суммирующий или вычитающий), но к его выходам подключается комбинационная схема, пересчитывающая его состояния в состояния заданной последовательности.

В качестве примера рассмотрим генератор чисел 5-3-11-7. Так как L=4, то в качестве основы генератора используется 2-разрядный суммирующий счетчик с модулем счета Ксч=4. К выходам Q₁ и Q₀ подключим комбинационную схему, преобразующую состояния счетчика 0-1-2-3 в последовательность чисел 5-3-11-7. Поскольку наибольшее число последовательности 11 представляется четырехразрядным двоичным кодом, то комбинационная схема должна содержать четыре выхода А,В,С,D. Считая выход А младшим разрядом, а выход D- старшим, составим таблицу истинности комбинационной схемы (табл. 12.4), на основании которой, используя известные методы минимизации булевых функций, получим уравнения выходов:

.

Q1	Q0	D	C	B	A
0 0 1 1	0 1 0 1	0 0 1 0	1 0 0 1	0 1 1 1	1 1 1 1

Структура генератора последовательности чисел 5-3-11-7 с комбинационной схемой в базисе И-НЕ, синтезированного с использованием уравнений (12.2), показана на рис. 12.15.