4.3. Счетчики расхода, пробега

Весьма популярными изделиями электронной техники являются всевозможные счетчики расхода, пробега, дозы и т.д. Все эти устройства удобно реализовывать на базе двоично-десятичных счетчиков, либо на базе накапливающих двоично-десятичных сумматоров. Устройства на базе двоично-десятичных счетчиков получаются наиболее простыми, однако, имеют относительно меньшее быстродействие. Устройства на базе накапливающих сумматоров являются более сложными, однако, обладают более высоким быстродействием.

Рассмотрим схему счетчика расхода топлива, выполненную на базе двоично-десятичного счетчика. Схема счетчика приведена на рис 4.3.1.

Счетчик

порции

Q[4..0]

Компаратор

D триггер

R

D Q

C

B[4..0]

VCC

С

Счетчик расхода

AND2

CLC R[7..0]

Рис 4.3.1. Блок схема двоично-десятичного счетчика расхода

Функционально счетчик расхода состоит из счетчика порции, компаратора, определяющего конец отсчета порции, собственно счетчика расхода и блока управления, включающего управляющий D-триггер и селектор тактового сигнала AND2.

Счетчик расхода работает следующим образом. При поступлении очередного сигнала с дозатора, приходящего на вход С, управляющий триггер переключается в состояние «1», что разрешает проход тактовых сигналов через элемент AND2. В этом состоянии он находится до тех пор, пока счётчик порции не отсчитает количество тактов, равное величине порции, определяемой входным кодом B[].

Как только, как код счетчика дозы совпадёт с кодом, заданным на шине B[], на выходе компаратор выработает сигнал «0», который перебросит управляющий триггер в состояние «0», что перекроет поступление тактовых сигналов на входы счетчиков.

Таким образом, при подаче импульса дозатора на вход С, счетчик отсчитывает количество тактов, определяемоё дозой, причём в счётчике накапливается итоговая сумма по всем порциям.

Данный подход хотя и позволяет создавать наиболее простые устройства, однако имеет невысокое быстродействие, особенно при условии больших доз и не высоких тактовых частот. Однако эти ограничения зачастую не имеют решающего значения и данная схема подсчёта расхода находит очень широкое применение в практической электронике.

Рассмотрим построение отдельных узлов счетчика расхода. Ниже представлено описание компаратора, сравнивающего значения двух кодов.

SUBDESIGN COMP3

( CLK, A[3..0], B[3..0] :INPUT;

Q:OUTPUT;

)

Variable

Q1: NODE;

BEGIN

Q1=A[3]$B[3] # A[2]$B[2] # A[1]$B[1] # A[0]$B[0];

Q=CLK # Q1&!CLK;

END;

Компаратор имеет входные сигналы A[3..0], B[3..0] и CLK. В компараторе организовано поразрядное сравнение кодов A[] и B[]. Операция сравнения осуществляется путём поразрядного сравнения кодов по модулю 2 (операция XOR) и последующим логическим суммированием результатов. В случае хотя бы одного несовпадения логическая сумма поразрядных сравнений по модулю 2 будет равна «1», иначе «0». Т.е. если все разряды попарно равны, значение Q1 будет равно «0». Выход компаратора Q формируется из сигнала Q1и тактового сигнала CLK. Это сделано для того, чтобы выход сигнала компаратора появлялся в момент нулевого значения тактового сигнала, что позволяет избежать влияния дребезга переключения разрядов счетчика и упростит головную схему.

Рассмотрим возможный вариант построения двоично-десятичного счетчика дозы T210.

Этот счётчик используется в качестве компоненты для главного счетчика расхода.

SUBDESIGN T210

( CLK, RN, B :INPUT;

P,Q[3..0]:OUTPUT;

)