2. Счётчики.

Счётчик -- последовательностное устройство выполняющее микрооперацию счета. Счётчики бывают одноразрядными (счетные триггеры) и многоразрядными. Если по приходу счетного сигнала содержимое счетчика увеличивается на единицу, то такой ситчик называют суммирующим, в противном случае -- вычитающим. Если счетчик может работать как в режиме суммирования, так и вычитания, то такой счетчик называют реверсивным.

Д

Рис. 31. Схемотехническая реализация счетного триггера.

ля счетчиков вводится понятие ─ коэффициент пересчета. Коэффициент пересчета, обозначаемый ─К_сч, количество счетных сигналов, которое необходимо подать на вход счетчика, чтобы установить его в исходное состояние. Если К_сч= 2^m, то счетчик называют двоичным. Если К_сч≠ 2^m, то счетчик называют недвоичным. Например, при К_сч= 10^mсчетчик называют десятичным.

По способу организации переноса счетчики подразделяются на счетчики с последовательным и с параллельным переносом.

3. Двоичные счетчики.

Счётчики, у которых коэффициент пересчета определяется соотношением К_сч= 2^m, где m - количество триггеров в счетчике, называются двоичными. На рис.32 показана схема двоичного счетчика, рассмотрим ее работу.

Рис.32. Схема двоичного счетчика с последовательным переносом.

Рис.33. Временная диаграмма работы двоичного счетчика с последовательным переносом.

Младший разряд этого числа ─ это выход триггера, на вход которого подана счетная последовательность X. Счётная последовательность X ─ это последовательность переходов 0-1, 1-0 , т.е. это импульсная последовательность. Временная диаграмма работы счетчика показана на рис.33.

Таблица 9

№ X	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Q1	0	1	0	1	0	1	0	1	0
Q2	0	0	1	1	0	0	1	1	0
Q3	0	0	0	0	1	1	1	1	0
“10”	0	1	2	3	4	5	6	7	0

Принятые в таблице9 обозначения: №X -- номер счетного сигнала, “10” -- десятичный эквивалент двоичного трехзначного числа (Q3, Q2, Q1).

Анализируя временную диаграмму и таблицу состояний приходим к выводу: по каждому счетному сигналу содержимое счетчика увеличивается на единицу. Следовательно, представленный счетчик работает в режиме суммирования. Максимальное время переключения счетчика определяется соотношением , где: m -- количество триггеров в счетчике,-- время переключения триггера. Рассмотрим другое схемотехническое решение при построении схемы счетчика (рис.34).

Отличие представленной схемы от предыдущей состоит в том, что на вход последующего триггера сигнал подается не с инверсного , а с прямого выхода предыдущего триггера.

Рис.34. Двоичный вычитающий счетчик с последовательным переносом.

Это приводит к изменению работы счетчика, временная диаграмма приведена на рис.35.

Рис. 35. Временная диаграмма работы двоичного вычитающего счетчика с последовательным переносом.

Начальное состояние счетчика: X=0, Q1=Q2=Q3=0. Особенность работы схемы: первый триггер переключается по фронту сигнала X, второй -- по фронту Q1, третий -- по фронту Q2. С учетом этого построена временная диаграмма и таблица 10, отображающая работу счетчика.

Таблица 10.

№ X	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Q1	0	1	0	1	0	1	0	1	0
Q2	0	1	1	0	0	1	1	0	0
Q3	0	1	1	1	1	0	0	0	0
“10”	0	7	6	5	4	3	2	1	0

Совместный анализ диаграммы и таблицы позволяет сделать вывод: счетчик работает в режиме вычитания, так как по приходу каждого счетного сигнала содержимое счетчика уменьшается на единицу. Рассматривая обе схемы двоичных счетчиков видно, что различие в схемотехнике привело к различному функционированию, первый счетчик суммирующий а второй вычитающий.

Лекция 13.

Для построения реверсивного счетчика необходимо между триггерами счетчика поставить устройство, которое будет переключать, в зависимости от управляющего сигнала, вход последующего триггера либо к прямому, либо к инверсному выходу предыдущего триггера, тем самым реализуя различные режимы работы. Счётчик построенный по рассмотренным принципам показан на рис.36.

Рис.36. Реверсивный двоичный счетчик.

При построении реверсивного счетчика в качестве ключей использованы элементы 2И-2ИЛИ-НЕ микросхемы К155ЛР1, на схеме это элементы D1, D3. Сформированы управляющие входы А, В.

Наивысшим быстродействием обладают счетчики с параллельным переносом информации. Рассмотрим схемотехнику и работу двоичногосчетчикаспараллельнымпереносом. Схема счетчика с параллельным переносом информации приведена на рис.37.

Наиболее просто реализация счетчиков с параллельным переносом получается при использовании JK триггеров. Особенность построения схемы состоит в том, что синхронизирующие входы все триггеров объединены и образуют счетный вход всей схемы. Для организации параллельного переноса сигнал с выхода предыдущего триггера подается на J и K входы всех последующих триггеров.

Рис. 37. Двоичный счетчик с параллельным переносом.

Анализ работы подобных схем счетчиков состоит в том, что по приходу каждого счетного сигнала необходимо анализировать возможные изменения состояния каждого триггера, так как счетный сигнал приходит одновременно на все триггеры счетчика, а режим работы каждого триггера определяется состояниями переменных J и K. Временная диаграмма работы счетчика приведена на рис. 38.

Начальное состояние счетчика выбираем нулевое: X=0, Q1=Q2=Q3=0. У первого триггера (D1) J и K входы не куда не подключены, что соответствует подаче на них единичных сигналов. Первый триггер постоянно находится в счетном режиме.. Время переключения счетчика равно времени переключения JK триггера.

Рис. 38. Временная диаграмма работы двоичного

счетчика с параллельным переносом.

Лекция 14.