Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Реверсные счетчики что такое

ДВОИЧНЫЕ РЕВЕРСИВНЫЕ СЧЕТЧИКИ

Реверсивные счетчики выполняют как суммирование, так и вычитание числа входных сигналов. В качестве примера синтеза подобного рода устройств проведем синтез двухразрядного.

Аналогично можно провести синтез реверсивного счетчика большей размерности.

Так, повторив вышеприведенную последовательность синтеза

ЯЛ Я ТПРХПЯЯПЯЯНОГП nPRPnriTFmnrn ГИРТШТТГЯ fpM 7m Я ГП Я МА/nr ПАПУ

ШИТЬ число входов логических элементов, за счет объединения сигналов, поступающих на выходные элементы УА, с помощью промежуточных логических элементов. Достоинство счетчика — высокое быстродействие.

5.4. СЧЕТЧИКИ ДЖОНСОНА

В § 3.5 демонстрировался синтез счетчика Джонсона при доопределении значений выходных сигналов УА единицами. Такое доопределение, как было показано, приводит к коду внутренних состояний УА, не устраняющему гонки. В данном параграфе проведем синтез трехразрядного счетчика Джонсона, устойчивого ко всем видам состязаний. Рассмотрим таблицу состояний двухразрядного счетчика Джонсона (табл. 3.17). При

доопределить значения выходных сигналов УА нулями (см. правило синтеза УА в § 3.3). Заполнив таблицу состояний по аналогии с табл. 3.17 и доопределив значения выходных сигналов УА нулями, построим таблицу переходов УА (табл. 5.28).

няется состояние выхода только одного подавтомата (бистабильной ячейки). Поэтому, следуя правилу синтеза УА, изложенному в § 3.3, надо доопределить нулями неопределенные значения выходных сигналов УА. Составим таблицу переходов (табл. 5.30) УА счетчика Грея по аналогии с таблицей переходов (табл. 5.28) счетчика Джонсона. Табл. 5.30 можно сжать, объединяя строки с одинаковым состоянием выхода УА (табл.

5.31) . По табл. 5.31 построим структурную таблицу УА (табл.

5.32) . Найдем из табл. 5.32 простые импликанты, покрывающие единичные интервалы, и запишем кратчайшие ДНФ, свобод-

единичные интервалы, и построим ДНФ, свободные от состязаний:

Схема, реализующая формулы (5.22), приведена на рис. 5.18. Выходы УА позволяют распределить входной сигнал С по восьми каналам.

Можно построить схему счетчика на элементах ИЛИ—НЕ, определяя кратчайшие ДНФ инверсий функций:

R2 — С VQi V QsVs VQ2^2> S3 = CV Q VQ2 ѴгіѴ Qsszf Яз = СУ QiV Q^J rf J Qtfz-

Вычитающий и реверсивный счетчик.

Часто возникает необходимость в счетчиках, которые поочередно осуществляли бы сложение и вычитание поступивших импульсов. Такие счетчики называются реверсивными. Реверсивные счетчики имеют два счетных входа: при подаче импульса на вход «+1» код, записанный в счетчике, увеличивается на единицу, а при поступлении импульса на вход «-1» код, записанный в счетчике, уменьшается на единицу. Реверсивные счетчики имеют также установочные входы (рис.3.18).

В ряде случаев возникает необходимость вернуть счетчик в состояние Q1=Q2=0 после записи на счетчике числа N 2 n -1. Для создания такого счетчика необходимо ввести в него цепь ОС. При достижении числа N+1 по цепи ОС подается команда на установочные входы R всех разрядов, и счетчик переходит в состояние Q1=Q2=. =0. Счетчики называются двоичными (или бинарными) при N = 2 n -1, а при N 2 n -1 речь идет о счетчиках с произвольным коэффициентом счета.

Читайте так же:
Модуль для джумла все счетчики

Промышленность выпускает многочисленные счетчики в виде ИМС, среди них многоразрядные бинарные счетчики на сложение и реверсивные счетчики. На рис.3.18 показана ИМС четырехразрядного реверсивного счетчика с установочными входами R и S для всех разрядов. Выпускаются и счетчики с произвольным коэффициентом счета, в первую очередь речь идет о счетчиках на десять положений (счет от 0 до 9), находящих широкое применение в цифровых устройствах, и счетчиках на 12 положений (счет от 0 до 11), широко применяющихся в электроэнергетике, поскольку число 12 кратно числу фаз сети. В некоторых случаях ИМС счетчиков использовать не удается, тогда счетчики создаются на основе отдельных триггеров.

Рис.3.18. Интегральный реверсивный счетчик

Счетчики находят широкое применение в вычислительных и управляющих устройствах. Отметим, что счетчик является цифровым аналогом генератора линейно изменяющегося напряжения.

Вопросы для самоконтроля

1. Приведите определения дешифратора и шифратора.

2. Приведите классификацию дешифраторов и шифраторов.

3. Расскажите об устройстве и принципе действия дешифратора. Приведите его условное графическое изображение.

4. Расскажите об устройстве и принципе действия шифратора. Приведите его условное графическое изображение.

5. Дайте определение триггера и классификацию триггеров.

6. Расскажите об устройстве и принципе действия RS-триггера.

7. Расскажите об устройстве и принципе действия D-триггера.

8. Расскажите об устройстве и принципе действия T-триггера.

9. Расскажите об устройстве и принципе действия JK-триггера.

10. Дайте определение счетчика и классификацию счетчиков.

11. Расскажите об устройстве и принципе действия простых счетчиков.

12. Расскажите об устройстве и принципе действия реверсивных счетчиков.

Реверсные счетчики что такое

Целью работы является:

— теоретическое изучение принципа работы счетчиков и регистров;

— экспериментальное исследование счетчика-регистра на интегральных микросхемах.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Регистры и счетчики относятся к разряду цифровых устройств и являются одним из наиболее распространенных элементов вычислительной техники. Они широко используются для построения устройств ввода, вывода и хранения информации, а также для выполнения некоторых арифметических и логических операций.

Для построения счетчиков и регистров используются синхронные триггеры, переключение которых происходит только при наличии синхронизирующего сигнала ( синхроимпульса ) на входе С. Наиболее часто для построения регистров и счетчиков используется универсальный Д — триггер, имеющий специальный информационный вход Д, и динамический вход С ( рис.1 ).

2.1. Устройство, называемое регистром, служит в основном для хранения чисел в двоичном коде при выполнении над ними различных арифметических и логических операций. С помощью регистров выполняютоя такие действия над числами, как передача их из одного устройства в другое, арифметический и логический сдвиг в сторону младших или старших разрядов, преобразование кода из последовательного в параллельный и наоборот и т.д. Функциональная схема и условно — графическое обозначение регистра параллельного типа, собранного на универсальных Д-триггерах, приведена на рис.2 .

Читайте так же:
Производство адаптеров для счетчиков

По сигналу на входе С информация, поступившая на входы DО¸DЗ, записывается в регистр и хранится в нем до тех пор, пока не произойдет запись другой информации, либо не поступит сигнал на вход R, обнуляющий регистр.

Функциональная схема и условно-графическое обозначение регистра сдвига представлены на рис.З.

Последовательный информационный код поступит на вход D регистра. Импульс команды сдвига С подается одновременно на синхронизирующие входы всех триггеров регистра и переводит каждый триггер в состояние, в котором находился триггер предыдущего разряда. Таким образом, каждый импульс команды сдвига «продвигает» записываемое число на один разряд вправо.

2.2. Устройство, называемое счетчиком, предназначено для подсчета числа поступающих на вход сигналов ( импульсов ) в произвольной системе счисления. Двоичные счетчики строятся на основе триггеров, работающих в счетном режиме ( Т — триггер или счетный триггер).

Счетный триггер может быть получен из универсального D — триггера путем соединения его инверсного выхода 0 со входом D.

Счетный триггер и эпюры сигналов, поясняющие его работу, представлены на рис.4.

У счетного триггера состояние выхода изменяется на противоположное при поступлении на вход С каждого очередного счетного импульса.

Функциональная схема и условнографическое обозначение двоичного счетчика с коэффициентом пересчета 23 представлена на рис.5.

Каждый поступающий на вход счетчика импульс перебрасывает первый триггер в противоположное состояние (рис.6). Сигнал с инверсного выхода предыдущего триггера является входным сигналом для последующего и, таким образом, комбинация сигналов на выходах Q1, Q2, Q3 будет соответствовать числу поступивших на вход счетчика импульсов, представленному в двоичном коде. Счетчик данного типа называется асинхронным счетчиком.

Если на счетный вход каждого последующего триггера счетчика подавать сигнал с прямого выхода предыдущего триггера, то счетчик будет производить операцию вычитания. Счетчики, способные выполнять функции сложения и вычитания, называются реверсивными.

Для построения счетчика с требуемым коэффициентом пересчета М, отличным от величины 2N (N — число двоичных разрядов счетчика), используется принудительный сброс счетчика в исходное состояние при достижении счетчиком числа М. Пример такого счетчика с М=9 (М=10012) представлен на рис.7.

3. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И СРЕДСТВ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Функциональная схема исследуемого устройства представлена на рис.8 . Устройство включает двоично — десятичный счетчик ДД2, двоичный счетчик ДДЗ, коммутатор входных сигналов ДД1 и логические элементы ДД4 и ДД5, выполняющие функции элементов объединения.

Читайте так же:
Счетчик ппо 25 регулировка

Для подачи информационных и управляющих сигналов используется специальное устройство, управляемое наборными кнопками с фиксацией SА1¸SА16. Нажатому состоянию соответствует сигнал логической «1», отжатому состоянию — сигнал логического «0». Кнопки SА1¸SА16 расположены в левой части лабораторного стенда под надписью «Программатор кодов».

3.2. Функцию двоичного счетчика выполняет микросхема К155ИЕ7. Данная микросхема представляет собой реверсивный четырехразрядный счетчик — регистр, в котором кроме двух счетных входов ( суммирующего «+1» и вычитающего «-1» ) и входа сброса Р имеется четыре информационных входа DО¸DЗ и вход С , разрешающий запись информации в счетчик. Кроме того, для наращивания разрядности счета в микросхеме предусмотрены выходы «³15» и «

Лекции по схемотехнике | Страница 17 | Онлайн-библиотека

  • 1
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20

Выбрать главу

Второй разряд переключается в состояние «1» после прихода каждого 2-го импульса.

Третий разряд — после прихода каждого 4-го импульса.

Четвёртый разряд — после прихода каждого 8-го импульса.

Таким образом, единичные значения сигналов на выходах триггеров регистра появляются с приходом 1, 2, 4, 8 импульсов, что соответствует весовым коэффициентам двоичного кода. Поэтому с выходов триггеров регистра можно прочитать параллельный двоичный код числа импульсов, поступивших на его вход. Например, после прихода 5 импульсов единичные значения установятся на выходах Q1 и Q3 (см. пунктирную линию на рисунке 60,б), что соответствует коду числа 5: 0101B. Аналогично, после прихода 13-и импульсов на выходах триггеров установится код 1101B.

Если число входных импульсов NВХ > KСЧ , то при NВХ=KСЧ происходит переполнение счётчика, после чего счётчик возвращается в нулевое состояние и повторяет цикл работы.

После каждого цикла счёта на выходе последнего триггера возникают перепады напряжения, то есть формируется один импульс. Это свойство определяет второе назначение счётчиков — деление числа входных импульсов.

Если входные сигналы периодичны и следуют с частотой fВХ , то частота fВЫХ :

В этом случае коэффициент счёта определяется как коэффициент деления и обозначается KДЕЛ .

У счётчика в режиме деления частоты используется сигнал только последнего триггера, а промежуточные состояния остальных триггеров не учитываются.

Всякий счётчик может быть использован как делитель частоты.

5.3.3 Вычитающие и реверсивные счётчики

Реверсивный счётчик может работать в качестве суммирующего и вычитающего.

Суммирующий счётчик , как было показано выше, получается при подсоединении к входу последующего каскада прямого выхода предыдущего.

Каждый входной импульс увеличивает число, записанное в счётчик, на 1. Перенос информации из предыдущего разряда в последующий происходит при смене состояния предыдущего разряда (триггера) с 1 на 0.

Читайте так же:
Счетчик прямого включения энергомер

Вычитающий счётчик получается при подсоединении к входу последующего каскада инверсного выхода предыдущего. Он действует обратным образом: двоичное число, хранящееся в счётчике, с каждым поступающим импульсом уменьшается на 1.

Перенос из младшего разряда в старший имеет место при смене состояния младшего разряда с 0 на 1.

Переполнение происходит после достижения счётчиком нулевого состояния, при этом в счётчик записывается максимально возможное значение, т.е. во все разряды — единицы.

Путём включения в схему двоичного суммирующего счётчика (рисунок 60), дополнительных ЛЭ, переключающих на вход последующего триггера прямого и инверсного выходов предыдущего, получается схема реверсивного счётчика. Фрагмент схемы реверсивного счётчика приведён на рисунке 61.

Рисунок 61 Фрагмент схемы реверсивного счётчика

Схема имеет два входа для подачи входных сигналов: +1 — при работе в режиме суммирования, -1 — при работе в режиме вычитания. Дополнительный управляющий вход N задаёт направление счёта. При N=0 схема (рисунок 61) работает как суммирующий счётчик, а при N=1 — как вычитающий.

5.3.4 Счётчики с произвольным коэффициентом счёта

В двоичных счётчиках коэффициент счёта KСЧ =2 n и может быть равен 2, 4, 8, 16, 32 и т.д. На практике требуются счётчики с коэффициентом счёта не равным 2 n , например, 3, 6, 10, 12, 24 и др.

Они выполняются на основе двоичных счётчиков путём исключения у счётчиков с KСЧ =2 n соответствующего числа «избыточных» состояний S:

Например, двоично-десятичный (декадный) счётчик получают из 4-х разрядного, имеющего KСЧ =16, исключая 6 состояний.

Возможны 2 варианта построения схем:

а) Счёт циклически идёт от 0000 до 1001, а следующим импульсом обнуляется;

б) Исходным состоянием служит код 0110 числа 6 и счёт происходит до 11112=15, а следующим импульсом обнуляется.

Рисунок 62 Схема счётчика с Ксч =10

Схема счётчика с KСЧ =10, реализованная по первому варианту, приведена на рисунке 62. По сравнению со схемой двоичного счётчика (Рисунок 60), имеющего KСЧ =24=16, в схему дополнительно введён элемент D5, обнуляющий счётчик при совпадении двух «1» с весовыми коэффициентами 2 и 8. Использование приведённой выше схемы и ЛЭ D5 с 4-мя входами, позволит получить счётчик с любым коэффициентом счёта от 2-х до 15-и.

Для реализации схемы по второму варианту используются триггеры, имеющие входы асинхронной установки триггера .

5.3.5 Счётчики с последовательно-параллельным переносом

Все рассмотренные выше схемы счётчиков представляют собой счётчики с последовательным переносом . В этих счётчиках импульсы, подлежащие счёту, поступают на вход только одного первого триггера, а сигнал переноса передаётся последовательно от одного разряда к другому. Такие счётчики отличаются простотой схемы, но имеют невысокое быстродействие.

Читайте так же:
Как подключить удлинитель перед счетчиком

Счётчики с параллельным переносом строятся на синхронных триггерах.

Счётные импульсы подаются одновременно на тактовые входы всех триггеров, а каждый из триггеров цепочки служит по отношению к последующим только источником сигналов. Срабатывание триггеров параллельного счётчика происходит синхронно, и задержка переключения всего счётчика равна задержке для одного триггера. Следовательно, такие счётчики более быстродействующие. Их основным недостатком является большая мощность, потребляемая от источника входных сигналов, так как входные импульсы подаются на тактовые входы всех триггеров.

Для устранения недостатков рассмотренных выше счётчиков разработаны и используются счётчики с последовательно-параллельным переносом.

В счётчиках с последовательно-параллельным переносом триггеры объединены в группы так, что отдельные группы образуют счётчики с параллельным переносом, а группы соединяются с последовательным переносом. В роли групп могут быть и готовые счётчики.

Общий коэффициент счёта таких счётчиков равен произведению коэффициентов счёта всех групп.

В качестве примера рассмотрим счётную декаду на JK-триггерах, приведённую на рисунке 63.

Рисунок 63 Счётная декада на JK-триггерах

Схема состоит из двух групп. Первая группа — это триггер DD1.

Вторая группа, состоящая из трёх триггеров DD2–DD4, представляет собой счётчик с параллельным переносом и тактируется выходным сигналом первого триггера. Группы соединены между собой последовательно.

Схема работает следующим образом.

При подаче на вход импульсов с 1-го по 8-ой декада работает как обычный двоичный счётчик импульсов.

К моменту прихода 8-го импульса на двух входах J 4-го триггера формируется уровень лог. «1». 8-ым импульсом этот триггер переключается в состояние лог. «1», а уровень лог. «0» с его инверсного выхода, подаваемый на вход «J» второго триггера, запрещает его переключение в единичное состояние под действием 10-го импульса.

10-ый импульс восстанавливает нулевое состояние 4-го триггера и цикл работы счётчика повторяется.

5.3.6 Универсальные счётчики в интегральном исполнении (Примеры)

УГО которых приведены на рисунке 64 а, б, в представляют собой счётчики с последовательно-параллельным переносом, структурные схемы которых подобны схеме, приведённой на рисунке 63.

Рисунок 64 Микросхемы счётчиков К155ИЕ2, К155ИЕ4 и К155ИЕ5

Структурные схемы счётчиков содержат по 4-е JK-триггера в счётном режиме. Первый триггер имеет отдельный вход C1 и прямой выход — 1, три оставшиеся триггера соединены между собой так, что образуют параллельные счётчики с коэффициентами счёта равными 5 (К15ИЕ2), 6 (К155ИЕ4) и 8 (К1ИЕ5).

При соединении выхода первого триггера со входом C2 цепочки из 3-х триггеров образуются счётчики с коэффициентами счёта 10, 12 и 16 соответственно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector