Работа счетчика

В исходном положении все триггеры ТГ находятся в состоянии «0». По окончании 1-го импульса ТГ Т₂ перейдет в состояние 1 (Q = 1). По окончании 2-го импульса триггер Т₁ переходит в состояние «0» (Q = 0). По окончании импульса Q триггер Т₂ переходят в состояние «1» (Q = 1) и т. д. После 8-го импульса все ТГ переходят в состояние «0» и счет повторяется.

Из таблицы переходов видно: состояние триггеров отражает число поступивших на вход счетчика импульсов в двоичной системе счисления.

Общее количество возможных состояний (модуль) № счетчика определяется количеством ТГ «n» N = 2ⁿ, N = 8.

Для получения счетчика работающего в другом коде, применяют ОС (обратные связи).

В вычитающем счетчике импульсы вычитаются из содержимого счетчика (рисунок 2.38). Сначала все триггера в «1», входящий импульс переводит триггер Т₁ в «0», а состояние остальных триггеров не изменяется (в счетчике будет записано 110). Следующий входящий импульс уменьшает число еще на одну единицу и т. д.

В десятичном счетчике (рисунок 2.39) с выхода триггера Т₄ сигналы ОС поступают на входы триггеров Т₂, Т₃. Поэтому после поступления на вход счетчика 8-го импульса на выходе Т₄ появляется сигнал «1», который переводит Т₃, Т₂ из состояния «0» в состояние «1».

23 22 21 20 Вход у с к у с к у с к у с к t t t t d c b a

Рисунок 2.38 – Вычитающий счетчик

Уст. «0»

Выход

Вход

T₄

T₃

T₂

T₁

S T R

S T R

S T R

S T R

Рисунок 2.39 – Десятичный счетчик (декадный) – суммирующий

9-й импульс переводит триггер в состояние «1» и все триггера оказываются в состоянии «1». 10-й импульс переводит все триггеры в состояние «0», и счет начинается снова. Используя ОС, можно построить счетчик, работающий в системе счисления с любым основанием.

Эти счетчики последовательные (асинхронные), у которых импульсы поступают только на вход триггера 1-го разряда, а последующие триггеры управляются выходным сигналом предыдущего. Для высокого быстродействия применяют параллельные (синхронные) счетчики, в которых входной сигнал воздействует параллельно на входы синхронизации всех разрядов счетчика на JK-триггерах. Использованием JK-входов добиваются необходимой последовательности переключения триггеров.

Раздел 3 микропроцессорная техника

3.1 Общие сведения о микропроцессорах и микропроцессорных системах Основные определения и классификация

Микропроцессор (МП) – это программно-управляемое устройство отработки информации, выполненное конструктивно в виде единой или нескольких больших интегральных схем (БИС). С точки зрения вычислительной техники МП представляют собой уменьшенный в габаритах и упрощенный вариант процессора современной ЭВМ, конструктивно выполненной в виде одной или нескольких программно управляемых БИС.

Микропроцессорные БИС изготавливаются на кремниевых кристаллах. Площадь кристалла обычно не превышает 100 мм². С таким устройством было бы трудно работать и его легко можно было бы повредить, если бы оно не было заключено в пластмассовый или керамический корпус с выводами. Обычно большинство микропроцессоров проектируется в корпусах с 40 выводами с двухрядным их расположением. Стоимость микропроцессорных БИС примерно соизмерима со стоимостью отдельного транзистора. Первая микропроцессорная БИС (1п1е1 4004) была создана в 1971 г.

Микропроцессор не используется как самостоятельное вычислительное устройство. Он рассчитан на совместную работу с запоминающими устройствами и устройствами ввода и вывода информации. Набор совместных БИС с согласованными связями, предназначенный для построения микропроцессорных систем, называют микропроцессорным комплектом (МПК). Типовой МПК содержит следующие основные типы БИС: микропроцессор (МП), запоминающее устройство (ЗУ), программируемый периферийный интерфейс ввода и вывода (ППИ).

Технические средства обработки цифровой информации по программе, построенные на базе микропроцессорных комплектов БИС, называют микропроцессорными устройствами (МП-устройства).

Собранная в единое целое совокупность взаимодействующих БИС микропроцессорного комплекта (иногда дополненная БИС из других комплектов), организованная в работающую систему обработки информации, образует микропроцессорную систему (МП-система). МП-система, в которой используется два или более микропроцессора, называется мультипроцессорной системой.

Конструктивно законченная МП-система, реализованная на базе микропроцессорного комплекта БИС и имеющая свой источник питания, пульт управления, устройства ввода и вывода информации, которые позволяют использовать ее в качестве автономного устройства со своим программным обеспечением, называется микропроцессорной электронной вычислительной машиной, или микро-ЭВМ.

Современный уровень технологии позволяет все подсистемы МП-системы, микропроцессор, память, схемы сопряжения с периферийными устройствами, разместить на одном кристалле. Микро-ЭВМ, реализованные таким образом, называются однокристальными. Например, однокристальные микро-ЭВМ серии К1816.

Устройство логического управления, выполненное на основе одной или нескольких микропроцессорных устройств, называют микроконтроллером. Он может быть программируемым и непрограммируемым. Совокупность технических и программных средств, предназначенных для автоматизации сбора, хранения, преобразования и выдачи информации по заданной программе, которая построена на базе МПК БИС и оснащенная специальным программным обеспечением, называется микропроцессорной техникой (МПТ).

В зависимости от сложности и объема решаемых задач можно выделить два основных направления применения микропроцессорных устройств. Во-первых, они используются как универсальные логические компоненты автоматических цифровых устройств измерения, контроля и управления вместо специализированных; элементов. Во-вторых, микропроцессорные устройства применяются для создания микро-ЭВМ, в том числе управляющих. Для реализации этих машин используются МП с длиной слова 8, 16, 32 разрядов и развитым набором команд, например МП КР580ИК80, КР1810ВМ86, К1801ВМ1 и др.

В системах автоматического управления микропроцессорные устройства и микро-ЭВМ, как правило, встраиваются непосредственно в контур объектов и являются их частью. Поэтому они оснащаются памятью, устройствами ввода–вывода и программным обеспечением, необходимым только для выполнения функций управления. С появлением микропроцессоров и микро-ЭВМ создалась новая техническая база для автоматизации производства. Применение микропроцессорной техники привело к расширению возможностей, изменению состава и способов разработки, резкому уменьшению габаритов и стоимости систем автоматизации управления.