12. Использование сдвиговых регистров в качестве счётчиков

На рис. 13.10 показана стандартная схема счётчика на сдвиговом регистре, состоящем из JK-триггеров. Прямой и инверсный выходы триггера каждого разряда используются для управления логической схемой, входящей в цепь обратной связи. Цепь обратной связи формирует информационные сигналы J₀ и К₀, управляющие работой триггера самого младшего разряда Тг₀. Такое построение схемы позволяет использовать ее для генерации двоичных последовательностей или в качестве счётчика.

Цепь обратной связи вырабатывает сигнал либо 0, либо 1, который, поступая на входы J₀ и К₀ (после инвертирования) триггера Тг₀ определяет состояние этого триггера. Например, если n-разрядный сдвиговый регистр находится в состоянии Q_n-1…Q₂Q₁Q₀=0...001, то в зависимости от значения сигнала обратной связи следующим его состоянием будет либо 0…010, либо 0…011.

13. Кольцевой счётчик

В таком счётчике при поступлении тактовых импульсов С единственная 1 перемешается от разряда к разряду. Он выполнен на сдвиговом регистре, у которого сигнал обратной связи подается с прямого выхода триггера последнего разряда на входы первого (рис. 13.17). Работа счётчика начинается с режима "Предустановка", в котором сигналом =0 первый триггер регистра устанавливается в 1, а остальные в 0. Затем при поступлении тактовых импульсов происходит сдвиг информации от разряда к разряду вправо, что и обеспечивает циркуляцию 1 в регистре. Счетная последовательность такого регистра приведена в табл. 13.3, из которой видно, что число рабочих состояний (модуль счета) такого счётчика равно числу его разрядов.

Достоинством рассмотренного счётчика является простота его реализации, а недостатком – невозможность осушествления вывода информации в двоичном коде. Кроме того, в n-разрядном счётчике подобного типа из 2ⁿ возможных состояний 2ⁿ-n не используются и являются запрещенными. Если по какой-либо причине счётчик окажется в одном из этих состояний, то без постороннего вмешательства он не сможет перейти к выработке правильной последовательности.

Таблица 13.3
Тактовый импульс	Q0	Q1	Q2	Q3	…	Qn-2	Qn-1
0	1	0	0	0	…	0	0
1	0	1	0	0	…	0	0
2	0	0	1	0	…	0	0
3	0	0	0	1	…	0	0
. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .
n-2	0	0	0	0	…	1	0
n-1	0	0	0	0	…	0	1

Запрещенными состояниями счётчика являются такие, при которых в его разрядах число единиц оказывается более одной, либо во всех разрядах имеются нули. Для обнаружения запрещенных состояний счётчик снабжается дополнительной комбинационной схемой. Например, для трехразрядного кольцевого счётчика запрещенные состояния возникнут в случае, если единицы будут одновременно присутствовать на выходах первого и второго разрядов (Q₀Q₁=1), либо первого и третьего (Q₀Q₂=1), либо второго и третьего (Q₁Q₂=1), либо на выходах всех трех разрядов (Q₀Q₁Q₂=1). Следовательно, сигнал обнаружения лишней 1 должен формироваться на основании булевого выражения

F₁=Q₀Q₁+Q₀Q₂+Q₁Q₂+Q₀Q₁Q₂=Q₀Q₁+Q₀Q₂+Q₁Q₂. (13.2)

Для обнаружения нулевого состояния триггеров всех разрядов можно использовать функцию

. (13.3)

Сигналы, сформированные на основании выражений (13.2) и (13.3), могут использоваться не только для обнаружения ошибки в работе счётчика, но и для его предустановки в исходное состояние.