Лекция8 Счётчики:

1. 1)Общие сведения 2)Суммирующие счётчики 3)Вычитающие счётчики 4)Микросхема счётчики Лекция8Счётчики:

2. Общие сведения Счетчиком называют цифровой узел, предназначенный для подсчета числа импульсов, поданных на его вход, и формирования результата в заданном коде. Специфической для счетчиков операцией является изменение их содержимого на единицу при поступлении на вход каждого импульса. В общем случае счетчик обеспечивает хранение слова информации (числа Е) и выполнения над ним операции счета. Операция счета заключается в изменении числа Е, хранящегося в счетчике, на  1. Счетчик, в котором выполняется операция счета Е = Е + 1, называется суммирующим, а счетчик, реализующий операцию счета Е = Е - 1, - вычитающим. Счетчик, реализующий обе операции, называется реверсивным. Счетчиком выполняются и другие операции: сброс, параллельная загрузка и т д. Число Е, хранящееся в счетчике, может быть представлено в двоичном, двоично-десятичном и других кодах. Конструктивно счетчики выполняются в виде совокупности интегральных схем Т-триггеров, которые можно получить из D- или JK- триггеров, или одной интегральной схемы, содержащей многоразрядный счетчик.

3. Qn-1 Q3 Q2 Q1 Q0 Вход T1 T2 T3 T0 Tn-1 f      f/2 f/4 f/2n f/8 f/16

4. Q3 Q2 Q1 Счетный Q0 Q1 Q2 Q3 D T0 D T1 D T2 вход D T3 C C C C R R R R Сброс Суммирующие счётчики Схема суммирующего счетчика на основе синхронных D-триггеров, управляемых по входам С положительными перепадами напряжений

5. Сущность работы счетчика сводится к тому, что триггер Т0 под воздействием фронта импульса (положительного перепада) каждого входного импульса меняет свое состояние на противоположное. Триггеры Т1, Т2 и Т3 изменяют свое состояние на противоположное только в случаях, когда положительные перепады напряжений формируются на инверсных выходах триггеров Т0, Т1 и Т2 соответственно

6. Uвх 5 8 1 3 4 13 14 16 2 11 12 15 7 6 9 10                 t 0 Q0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 t 0 Q0         Q1 Q2 t Q1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 Q2 t 0 Q3     t 0 0 0 0 1 1 t 0   Q3 0 t 1 0 0 t 0  t 0

7. Cчет С= С-1 Ti+1 Ti+2 Ti Вх Cчет С= С+1 Вычитающие счетчики Представление счетчика в виде цепочки Т-триггеров справедливо как для суммирующего, так и для вычитающего вариантов. Различие состоит лишь в направлении переключения предыдущего разряда, вызывающего переключение следующего. При суммировании импульсов следующий разряд переключается при переходе предыдущего из "1" в "0" Следовательно, различие между суммирующим и вычитающим счетчиками состоит в разном подключении входов триггеров к выходам предыдущих. Если счетчик строится из Т-триггеров с прямым динамическим управлением, то характер подключения следующих триггеров к предыдущим для получения операция счета С = С + 1 и С = С – 1

8. Q3 Q0 Q2 Q1 Счетный Q0 Q1 Q2 Q3 D T0 D T1 D T2 D T3 вход C C C C R R R R Уст. "0" Схема вычитающего счетчика на основе синхронных D-триггеров, управляемых по входам С положительными перепадами напряжений

9. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу вычитающего счетчика с модулем счета 16, приведены на рис. 6. Предполагается, что в исходном состоянии в счетчике хранится число С = 15 (двоичный эквивалент 1 1 1 1).

10. Микросхема счётчики Микросхемы счетчиков имеют обозначение ИЕ. В сериях ТТЛ и на КМДП-транзисторах имеется порядка 20 микросхем различных преимущественно 4- разрядных счетчиков, а в сериях ЭСЛ - порядка 10 микросхем. По функциональному назначению различают: двоичные счетчики; двоично-десятичные счетчики; реверсивные счетчики; программируемые счетчики. Ниже рассмотрим по одной - две микросхемы счетчиков каждого типа новейших серий: КР1533 ТТЛ и КР1554 на КМДП-транзисторах Суммирующие счетчики.В серии КР1533 имеется микросхема асинхронюго 4-разрядного двоичного счетчика ИЕ5, а в серии КР1554 на КМДП-транзисторах - микросхема ИЕ23 с двумя 4-разрядными синхронными счетчиками в одном корпусе.

11. Двоичные счетчики: а - микросхема ИЕ5; б - микросхема ИЕ23 Счетчик ИЕ5 имеет два асинхронных входа сброса (R1 и R2), объединенных по схеме 2И-НЕ. Состоит из четырех JK-триггеров, образующих два независимых счетчика с модулем счета 2 (выход Q0) и модулем счета 8 (выходы Q1, Q2. Q3). Тактовые входы С0 и С1 обратные динамические, поэтому занесение в счетчик по срезу импульса (отрицательному перепаду). Если замкнуть выводы 1 и 12, то получится счетчик с модулем счета 16. Входную последовательность импульсов необходимо подавать на тактовый вход С0.

12. Микросхема ИЕ10 содержит два независимых 4-разрядных счетчика. Для счета по положительному перепаду импульсы нужно подавать на вход С, по отрицательному перепаду - на вход V. В первом случае разрешение счета уста­навливается высоким уровнем на входе V, а во втором случае - низким уровнем на входе С. В серии КР1533 имеется микросхема асинхронного 4-разрядного двоично-десятичного счетчика ИЕ2, а в серии КР1554 на КМДП-транзисторах - микросхема 4-разрядного реверсив­ного двоично-десятичного счетчика ИЕ6 Двоично-десятичные счетчики: а - КР1533ИЕ2; б - КР1554ИЕ6; в) - таблица режимов работы

13. Микросхема КР1533ИЕ2 содержит четыре JK-триггера с обратным динамическим входом (срабатывают по отрицательному перепаду на информационных входах СО и С1). Для того, чтобы счетчик работал как 4-азрядный, выводы 1 и 12 необходимо объединить. При подаче на входы RO, RI высоких уровней на­пряжения осуществляется сброс счетчика. Если на один из входов R0 или R1 и SO или S1 подать низкий уровень напряжения, то при поступлении на вход СО тактовых импульсов, счетчик будет работать как двоично-десятичный, Микросхема КР1554ИЕ6содержит 4-разрядный реверсивный двоично-десятичный счетчик. Установка счетчика в нулевое состояние осуществляется подачей высокого уровня напряжения на вход R. Вход разрешения параллель­ной загрузки РЕ - инверсный статический (управляется низким уровнем на­пряжения). Входы параллельной загрузки D0...D4 используются в режиме вы­читания. Тактовые импульсы счета на увеличение (+1) и на уменьшение (-1) раздельные, прямые динамические. Выходы DL, DR используются при увели­чении разрядности счетчика. Параллельный двоично-десятичный код (возрас­тающий или убывающий) снимается с выходов QO.. .Q3.

15. Литература • Основы вычислительной техники: Учебное пособие/ Д.П. Гонтов, К.Г. Кречетников и др: Владивосток: ТОВВМУ, 1996. • Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1991. • Калиш Г.Г. Основы вычислительной техники. Учеб. пособ. для средн. проф. учебных заведений. – М.: Высш. Шк., 2000. • Евреинов Э. В. Цифровая и вычислительная техника. – М.: Энергоатомиздат, 1991. • Цифровые устройства и микропроцессоры. Сборник заданий для лабораторных работ/ А. А. Гайзюмов, Д. П. Гонтов, А. Н. Карелин и др.: Владивосток: ТОВМИ, 1999.