Sfera-perm.ru

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

Синхронный счетчик с синхронным переносом

Счётчик (электроника)

Счётчик числа импульсов — устройство, на выходах которого получается двоичный или двоично-десятичный , определяемый числом поступивших импульсов. Счётчики могут строиться на двухступенчатых D-триггерах, T-триггерах и JK-триггерах.

Основной параметр счётчика — модуль счёта — максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счётчиком. Счётчики обозначают через СТ (от англ. counter).

Содержание

  • 1 Классификация
  • 2 Двоичные счётчики
  • 3 Двоичные счётчики с параллельным переносом и соседним ированием
  • 4 Счётчики с последовательно-параллельным переносом
  • 5 См. также
  • 6 Примечания
  • 7 Ссылки

Классификация [ | ]

  • по числу устойчивых состояний триггеров
    • на двоичных триггерах
    • на троичных триггерах [1]
    • на n-ичных триггерах
  • по модулю счёта:
    • двоично-десятичные (декада);
    • двоичные;
    • с произвольным постоянным модулем счёта;
    • с переменным модулем счёта;
  • по направлению счёта:
    • суммирующие;
    • вычитающие;
    • реверсивные;
  • по способу формирования внутренних связей:
    • с последовательным переносом;
    • с ускоренным переносом;
      • с параллельным ускоренным переносом;
      • со сквозным ускоренным переносом;
    • с комбинированным переносом;
    • кольцевые;
  • по способу переключения триггера:
    • синхронные;
    • асинхронные;
  • Счётчик Джонсона[2]

Двоичные счётчики [ | ]

Схему двоичного счётчика можно получить с помощью формального синтеза, однако более наглядным путём представляется эвристический. Таблица истинности двоичного счётчика — последовательность двоичных чисел от нуля до 2 n − 1 -1> , где n — разрядность счётчика. Наблюдение за разрядами чисел, составляющих таблицу, приводит к пониманию структурной схемы двоичного счётчика. Состояния младшего разряда при его просмотре по соответствующему столбцу таблицы показывают чередование нулей и единиц вида 01010101…, что естественно, так как младший разряд принимает входной сигнал и переключается от каждого входного воздействия. В следующем разряде наблюдается последовательность пар нулей и единиц вида 00110011… . В третьем разряде образуется последовательность из четвёрок нулей и единиц 00001111… и т. д. Из этого наблюдения видно, что следующий по старшинству разряд переключается с частотой, в два раза меньшей, чем данный.

Известно, что счётный триггер делит частоту входных импульсов на два. Сопоставив этот факт с указанной выше закономерностью, видим, что счётчик может быть построен в виде цепочки последовательно включённых счётных триггеров. Заметим, кстати, что согласно ГОСТу входы элементов изображаются слева, а выходы справа. Соблюдение этого правила ведёт к тому, что в числе, содержащемся в счётчике, младшие разряды расположены левее старших.

Двоичные счётчики с параллельным переносом и соседним ированием [ | ]

Выше рассмотрены схемы двоичных последовательных счётчиков, то есть таких счётчиков, в которых при изменении состояния определённого триггера возбуждается последующий триггер, причём триггеры меняют свои состояния не одновременно, а последовательно. Если в данной ситуации должны изменить свои состояния n триггеров, то для завершения этого процесса потребуется n интервалов времени, соответствующих времени изменения состояния каждого из триггеров. Такой последовательный характер работы является причиной двух недостатков последовательного счётчика: меньшая скорость счёта по сравнению с параллельными счётчиками и возможность появления ложных сигналов на выходе схемы. В параллельных счётчиках синхронизирующие сигналы поступают на все триггеры одновременно.

Последовательный характер переходов триггеров счётчика является источником ложных сигналов на его выходах. Например, в четырёхразрядном счётчике, ведущем счёт в обычном четырёхразрядном двоичном е с «весами» разрядов 8-4-2-1, при переходе от состояния 7 10 = 0111 2 =0111_<2>> к состоянию 8 10 = 1000 2 =1000_<2>> на выходе появится следующая последовательность состояний:

0111 2 → 0110 2 → 0100 2 → 0000 2 → 1000 2 . rightarrow 0110_<2>rightarrow 0100_<2>rightarrow 0000_<2>rightarrow 1000_<2>.>

Это означает, что при переходе из состояния 7 в состояние 8 на входах счётчика на короткое время появятся ы, соответствующие состояниям 6; 4; 0. Смена этих промежуточных состояний может вызвать ложную работу других логических схем, например, если к такому счётчику подключён дешифратор, то на его выходах 0, 4, 6 могут кратковременно возникнуть активные состояния, которые могут ложно изменить состояния подключённых к ним по входам других триггеров — это нежелательное явление называют логическими «гонками» или «гонками сигналов». Исключить гонки можно, применяя счётчики с соседним или противогоночным ированием состояний, например, считающие в рефлексивном е Грея.

С целью уменьшения времени протекания переходных процессов можно реализовать счётчик в варианте с подачей входных счётных импульсов одновременно на все триггеры. В этом случае получим счётчик с параллельным переносом.

По схемам счётчиков с параллельным переносом строятся счётчики, задержка переключения одного триггера у которых соизмерима с периодом считаемых импульсов.

Читайте так же:
Блокинг генератор для счетчика гейгера

Пример. Если задержка переключения одного триггера 30 нс, то при построении счётчика по схеме с последовательным переносом более чем четырёхразрядного, работающего в обычном двоичном е, при периоде счётных импульсов 120 нс и ниже начнутся сбои счёта, перенос не успевает распространиться по цепочке триггеров до прихода очередного счётного импульса.

В счётчиках с параллельным переносом на информационные входы триггеров подаются сигналы, являющиеся логической функцией состояния счётчика и определяющие конкретные триггеры, которые должны изменить своё состояние при данном входном импульсе. Принцип стробирования сводится к следующему: триггер меняет своё состояние при пропускании очередного импульса синхронизации, если все предыдущие триггеры находились в состоянии логической единицы.

Параллельные счётчики имеют более высокое быстродействие по сравнению с последовательными, поскольку логическая функция от текущего состояния счётчика и счётного импульса поступают на переключающие входы всех триггеров одновременно.

Максимальным быстродействием обладают синхронные счётчики с параллельным переносом, структуру которых найдем эвристически, рассмотрев процессы прибавления единицы к двоичным числам и вычитания её из них.

Счётчики с последовательно-параллельным переносом [ | ]

В связи с ограничениями на построение счётчиков с параллельным переносом большой разрядности широкое распространение получили счётчики с групповой структурой, или счётчики с последовательно-параллельным переносом. Разряды таких счётчиков разбиваются на группы, внутри которых организуется принцип параллельного переноса. Сами же группы соединяются последовательно с использованием конъюнкторов, формирующих перенос в следующую группу при единичном состоянии всех триггеров предыдущих. При единичном состоянии всех триггеров группы приход очередного входного сигнала создаст перенос из этой группы. Эта ситуация подготавливает межгрупповой конъюнктор к прямому пропусканию входного сигнала на следующую группу.

В наихудшем для быстродействия случае, когда перенос проходит через все группы и поступает на вход последней,

где ĺ — число групп, tГР — время установления а в группе.

В развитых сериях ИС обычно имеется по 5…10 вариантов двоичных счётчиков, выполненных в виде четырёхразрядных групп (секций). Каскадирование секций может выполняться путём их последовательного включения по цепям переноса, организации параллельно-последовательных переносов или для более сложных счётчиков с двумя дополнительными управляющими входами разрешения счета и разрешения переноса путём организации параллельных переносов и в группах, и между ними.

Особенностью двоичных счётчиков синхронного типа является наличие ситуаций с одновременным переключением всех его разрядов (например, для суммирующего счётчика при переходе от овой комбинации 11…1 к комбинации 00…0 при переполнении счётчика и выработке сигнала переноса). Одновременное переключение многих триггеров создаёт значительный токовый импульс в цепях питания ЦУ и может привести к сбою в их работе. Поэтому в руководящих материалах по использованию некоторых БИС/СБИС программируемой логики, в частности, имеется ограничение на разрядность двоичных счётчиков заданной величиной k (например, 16). При необходимости применения счётчика большей разрядности рекомендуется переходить к у Грея, для которого переходы от одной овой комбинации к другой сопровождаются переключением всего одного разряда. Правда, для получения результата счета в двоичном е придётся использовать дополнительно преобразователь а, но это является платой за избавление от токовых импульсов большой интенсивности в цепях питания.

Разница между синхронным и асинхронным счетчиком

Основная классификация счетчиков — это синхронные и асинхронные счетчики. Существенная разница между синхронным и асинхронным счетчиком заключается в способе подачи тактового сигнала на эти цифровые устройства.

Синхронный счетчик — это счетчик, в котором все триггеры синхронизируются одновременно с аналогичным входом синхронизации. Напротив, асинхронный счетчик — это устройство, в котором все триггеры, составляющие этот счетчик, синхронизируются с разными входными сигналами в разные моменты времени.

Что такое счетчик?

Счетчик известен как последовательная логическая схема, которая состоит из триггеров в качестве основного элемента. Это каскадная комбинация нескольких триггеров, на которые подается тактовый импульс (синхронизирующий импульс). Счетчики обычно используются для подсчета импульсов в цифровых схемах, а общее количество отсчетов представляет количество поступивших тактовых импульсов.

В этом разделе вы узнаете о различных факторах, различающих два типа счетчиков.

Сравнительная таблица

Сравниваемые позицииСинхронный счетчикАсинхронный счетчик
Также может называтьсяПараллельный счетчикПоследовательный счетчик
Принцип действияКаждый триггер запускается одним и тем же тактовым сигналом в одно и то же времяКаждый триггер запускается разным тактовым сигналом в разный момент времени
Ошибки декодированияНе производитсяПроизводится
Скорость работыБыстроСравнительно медленно
КонструкцияСложнаяПростая
Задержка распространения сигналаОчень малаяСравнительно высокая
Последовательность подсчетаНе фиксируемаяФиксированная
Реакция на тактовый сигналКаждый триггер меняет свое состояние одновременноОдновременного изменения состояния всех триггеров с изменением тактового сигнала нет
Общее время стабилизации сигналаМаксимальное время установления вне времени установления каждого триггера в конфигурацииСуммирование времени установления каждого отдельного триггера
Прямое соединение с триггеромНе существуетСуществует
ПриложенияВ системах управления электроприводами, сигнализацией, схемами мультиплексирования и другими устройствамиСчетчик Джонсона, делители частоты и другие устройства
Читайте так же:
Как поставить невидимый счетчик для сайта

Определение синхронного счетчика

Синхронный счетчик, также известный как параллельный счетчик, — это счетчик, в котором каждый из составляющих триггеров синхронизируется с одним и тем же входом синхронизации одновременно. По сути, в синхронном счетчике все триггеры в каскадном соединении индивидуально подключены к внешним таймерам. Это облегчает синхронизацию всех триггеров, составляющих счетчик, в один и тот же момент времени с одним и тем же входом таймера. Это означает, что выходной сигнал каждого триггера изменяется синхронно с тактовым импульсом таймера.

Таким образом, общий тактовый сигнал одновременно вызывает изменение состояния каждого отдельного триггера. В результате это приводит к отсутствию эффекта пульсации, поэтому в этом счетчике отсутствует задержка.

Логические элементы используются в синхронных счетчиках для управления последовательностью счета.

Определение асинхронного счетчика

Асинхронный счетчик — это счетчик, также называемый последовательным счетчиком, поскольку здесь триггеры, составляющие счетчик, подключаются последовательно, и входной тактовый импульс подается на первый триггер в схеме. Здесь входной сигнал синхронизации проходит через весь счетчик, поскольку выход первого триггера, который получил тактовый импульс синхронизации, подается на вход следующего триггера в последовательной цепочке.

Далее, таким же образом текущий выход действует как вход таймера для следующего триггера и так далее по цепочке. Из-за этого в асинхронном счетчике синхронизирующий сигнал задерживается на некоторую величину при прохождении через каждый триггер. Следовательно, это приводит к задержке внутри счетчика.

Ключевые различия между синхронным и асинхронным счетчиком

  • Синхронный счетчик устроен таким образом, что тактовый сигнал действует одновременно на каждый триггер. Однако асинхронный счетчик работает противоположно, поскольку тактовый сигнал применяется последовательно к каждому из триггеров с неопределенным интервалом времени.
  • Ошибки декодирования не возникают в синхронных счетчиках, в то время как асинхронные счетчики могут вызывать ошибки декодирования по той причине, что в асинхронном счетчике выход предыдущего триггера действует как тактовый сигнал для следующего триггера.
  • Асинхронные счетчики работают относительно медленнее, чем синхронные счетчики, из-за того, что синхронизирующий сигнал на триггеры, из которых состоит счетчик, не подается одновременно на все элементы.
  • Асинхронные счетчики имеют большую задержку распространения сигнала, чем синхронный счетчик, поскольку каждый блок асинхронного счетчика работает после получения входного сигнала от предыдущего. Таким образом, задержка сигнала довольно высока.
  • Конструкция и реализация системы более сложны в случае синхронного счетчика, чем асинхронного, поскольку работа каждого триггера должна быть синхронизирована.
  • Последовательность счета асинхронного счетчика фиксированная, то есть ВВЕРХ и ВНИЗ. Однако в синхронном счетчике последовательность счета не является фиксированной, поскольку он предназначен для работы в точной последовательности состояний.

Вывод

Таким образом, можно сделать вывод, что синхронный и асинхронный счетчики обладают разными характеристиками, поскольку тактовый сигнал применяется по-разному. Следовательно, они находят применение в различных областях.

Синхронный счетчик

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и дискретной автоматике . Может быть использовано при построении счетных устройств на потенциальных логических элементах. Цель изобретения — повышение достоверности функционирования . В устройстве, содержащем 1-1 и 1-2 тактовые шины, разряды 2-1, 2 (п-1), 2п, 2(п + 1), каждый из которых содержит синхровход и выход переноса, а каждый разряд, кроме 2-1, содержит вход переноса, п-й разряд содержит RS (RS) триггеры 3.4,5, для достижения цели в п-й разряд введен дополнительный логический элемент ИЛИ-НЕ (И-НЕ) 9. В описании изобретения приведен вариант построения п-го разряда счетчика на логических элементах И-НЕ. Устройство работает надежно при условии, что суммы задержки между импульсами на шинах 1-1 и 1-2 времени срабатывания элемента 9 меньше длительности импульса. Устройство обеспечивает достоверное функционирование с любыми разрядами, сигналы на выходах переносов которых переключаются по срезу (фронту) импульсов на тактовых шинах. 3 ил. (О (Л 2-1 2-2 /-/ 1-2 2-/7 2 -fn l to ел sj 00 00 00

Читайте так же:
Оплата счетчиков что входит

„„SU„„1257838 (51) 4 Н 03 К 23 40

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3884829/24-21 (22) 16.04.85 (46) 15.09.86. Бюл. № 34 (71) Государственное союзное конструкторско-технологическое бюро по проектированию специализированных микросхем (72) Г. С. Брайловский (53) 621.374.322 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 892737, кл. Н 03 К 23/02, 1982.

Филиппов А. Г., Белкин О. С. Проектирование логических узлов ЭВМ. М.: Советское радио, 1974. (54) СИНХРОННЫЙ СЧЕТЧИК (57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и дискретной автоматике. Может быть использовано при построении счетных устройств на потенциальных логических элементах. Цель изобретения— повышение достоверности функционирования. В устройстве, содержащем 1-1 и 1-2 тактовые шины, разряды 2-1, 2 (n-1), 2п, 2(п+1), каждый из которых содержит синхровход и выход переноса, а каждый разряд, кроме 2-1, содержит вход переноса, п-й разряд содержит RS (RS) триггеры 3,4,5, для достижения цели в п-й разряд введен дополнительный логический элемент

ИЛИ-НЕ (И-HE) 9. В описании изобретения приведен вариант построения п-го разряда счетчика на логических элементах

И-НЕ. Устройство работает надежно при условии, что суммы задержки между импульсами на шинах 1-1 и 1-2 времени срабатывания элемента 9 меньше дл ительности импульса. Устройство обеспечивает достоверное функционирование с любыми разрядами, сигналы на выходах переносов которых переключаются по срезу (фронту) импульсов на тактовых шинах. 3 ил.

Фор ((ула изобретения

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и дискретной автоматике и может быть использовано при построении счетных устройств на потенциальных логических элементах.

Цель изобретения — повышение достоверности функционирования-.

На фиг.1 представлен синхронный счетчик, и-ый разряд которого содержит дополнительный элемент И-НГ; на фиг.2 — пример построения на элементах И-НЕ и-го разряда счетчика; на фиг.3 — временная диаграмма работы синхронного счетчика.

Счетчик (фиг.1) содержит первую 1-1 и вторую 1-2 тактовые шины и разряды 2-1, 2-2. 2. (п-1), 2.п, 2. (и+1). каждый из которых содержит синхровход и выход переноса, а каждый разряд, кроме первого 2,1, содержит вход переноса, который соединен с выходом переноса предыдущего разряда, первая тактовая шина 1-1 соединена с синхровходами первый и разрядов 2.1. 2.H.

Вторая тактовая шина 1.2 соединена с синхроВхо;lBìè всех, начиная с (и+ 1)-го, разрядов 2. (и+1). r;-ый разряд содержит первый 3, второй 4 и третий 5 RS(RS)-триггеры, Ilt pBI,lH выход первого Rs (RS) -триггера 3 соединен с S(S) -входом второго Rs(RS)триггера 4, второй выход которого соединен

c R(R) -входами первого 3 и третьего

RS (КЯ) -триггеров, первый выход третьего

RS(RS)-триггера 5 соединен с S(S)-входом первого RS (RS) -триггера 3, второй выход которого соединен с S(8) -входом третьего

RS(RS) триггера 5, вход переноса 6 соединен с R (R) и S (5) -входами первого

RS(RS) -триггера 3, синхровход 7 соединен с

К(К)-входами первого 3 и второго 4

RS(RS)-триггеров, а выход переноса 8 соединен с первым выходом второго триггера 4, и-ый разряд 2-и содержит дополнительный логический элемент ИЛИ-HE (И-НЕ) 9, первый вход которого соединен с первым выходом первого RS(RS) триггера 3, второй вход дополнительного логического элемента

9 соединен со второй тактовой шиной 1.2, а выход элемента 9 соединен с S(S)-входом первого триггера 3.

На фиг.2 изображен пример построения и-го разряда счетчика (фиг.!) на логических элементах И-HF, и-ый разряд содержит три

RS-триггера 3 — 5, вход переноса о, синхровход 7 и выход переноса 8, а также дополнительный логический элемент И-НЕ 9.

Первый триггер 3 построен на элементах

И-?1Е 10 и . второй трипер 4 — на элементах И-?!E !2 и 3, а триггер 5 — — на элементах И-НЕ 14 и 15.

Аналоп> (но можно построить и-ый разряд на loi.ичсских элементах ИЛИ-HI ..

ФуHI II,HoHHpoBBHHp. синхронного счетчика (фиl .! ) IloH(. IIH(.T(H вPc lcHllой, (Hаi PdMivlой (1>иг., 3. В начальном состоянии на выходах первого 2.1 и (и+1) -гс> 2. (и+1) разрядов агино(>лень> сип>алы логи (еского О, а на

40 выходах переноса всех разрядов и в..; .одов

Q рpаHз рpяHдов со второго 2.2 по и-ый 2.п сигналы логической единицы. Сигналы на тактовых шинах 1.1 и 1.2 изображены со сдвигом фаз. По фронту первого импульса 1-1 происходит переключение сигнала Q первого разряда 2.1 в логическую единицу.

Читайте так же:
Приложение счетчик калорий борменталь

По фронту первого импульса 1-2 происходит переключение элемента 9 в логическмй ноль.

По срезу первого импульса происходит последовательные переключения в логическую единицу сигналов на выходах переносов первых (п-i) разрядов 2.1. 2. (n-1). Пу;:ктиром на временной диаграмме показаны возможные переключения сигналов на первых выходах первого 3 и второго 4

RS(RS) триггеров и-го разрядов, которые произошли бы при отсутствии элемента 9.

Опасным является появление логической единицы на первом выходе второго RS(PS)триггера 4 и-го разряда во время действия импульса на шине 1-2, которое может привести к ложному срабатыванию (и+1) -го разряда. Однако сигнал логического нуля на выходе элемента 9 удерживает логическую единицу на первом выходе первого RS(RS) триггера 3 до среза импульса на шине ! 2. Дальнейшие переключения происходят в соответствии с временной диаграммой (фиг.3). В случае противоположного распределения задержек между импульсами на шинах 1.1 и 1.2 опасных состязаний не возникает, так как фронт импульса на выходе переноса и-го разряда не может опередить срез импульса на шине 1.2.

Синхронный счетчик работает функционально надежно при условии, что сумма задержки между импульсами на шинах 1.1 и 1.2 и времени срабатывания элемента 9 меньше длительности импульса.

Таким образом, предложенный синхронный счетчик с п-ым разрядом, выполненным на элементах И-HE (ИЛИ-НЕ), обеспечивает достоверное функционирование с любыми разрядами, сигналы на выходах переносов которых переключаются по срезу (фронту) импульсов на тактовых шинах.

Синхронный счетчик, содержащий первую и вторую тактовые шины и разряды, каждый из которых содержит синхровход и выход переноса, а каждый разряд, кроме первого, содержит вход переноса, который соединен с выходом переноса предыдущего разряда, первая тактовая шина соединена с синхровходами первых и разрядов, а вторая актовая шина соединена с синхровходами всех, начиная с (и+ 1)-го разрядов, п-й разряд содержит первый, второй и третий

К8 (RS) -триггеры, первый выход первого

RS (КЯ) -триггера соединен с S (5) -входом второго RS(RS)-триггера, первый выход которого соединен с выходом переноса и-lo

1257838 фиг. 2 г-(-fn>

Составитель О. Скворцов

Текред И. Верес Корректор Г. Регцстнпк

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СГ. СР по делам изобретений и о1крытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород. ул. Проектная, 4

Редактор Н. Горват

Заказ 5040,57 разряда, а второй выход соединен с

R(R)-входами первого и третьего RS(RS)триггеров, первый выход третьего RS(RS)триггера соединен с S (S) -входом первого

RS (QS) -триггера, второй выход которого соединен с S(S)-входом третьего RS(RS)триггера, вход переноса соединен с R(P) и

S(S)-входами первого RS(RS)-триггера, синхровход соединен с R (P)-входами первого и второго RS(RS)-триггеров, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности функционирования, п-й разряд содержит дополнительный логический элемент ИЛИ-НЕ (И-НЕ), первый вход которого соединен с первым выходом первого RS(PS)-триггера, второй вход дополнительного элемента соединен со второй тактовой шиной, а выход дополнительного элемента соединен с дополнительным S(S) -входом первого RS(RS)триггера.

Синхронные счетчики (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3

Лабораторная работа 4

Цель: овладеть методом синтеза синхронных счетчиков; приобрести практические навыки отработки проектируемых схем как моделированием с использованием САПР, так и макетированием на универсальной лабораторной установке.

Введение

Счетчиком называют последовательностную схему, предназначенную для увеличения / уменьшения хранимого кода на единицу или заданную константу. Счетчик часто имеет цепи предварительной установки заданной величины, в частности нуля. Число разрешенных устойчивых состояний счетчика называют его периодом или модулем М. Сигналы, поступающие на вход счетчика, называют считаемыми. Вход счетчика, на который поступает сигнал, увеличивающий состояние счетчика на 1, обозначают как «+1»; вход, на который поступает сигнал, уменьшающий состояние счетчика на 1, обозначают как «-1». Из любого i-го состояния под воздействием сигнала «+1» счетчик переходит в состояние (i+1)mod M, а под действием сигнала «-1» — в состояние (i-1)mod M.

Схемы счетчиков подразделяются на два класса: синхронные и асинхронные. В синхронных схемах все изменения согласуются по времени с подачей считаемого сигнала на общую шину, объединяющую синхронизирующие входы С триггеров счетчика (рис. 4.1,а).

В асинхронном счетчике отсутствует общая шина, на которую поступает считаемый сигнал. На вход С триггеров асинхронного счетчика сигналы могут поступать как с выхода другого триггера, так и от схем, непосредственно не связанных с синхронизирующими импульсами (рис. 4.1,б).

Читайте так же:
Жилищник вешняки поверка счетчиков

Если для проектирования синхронных счетчиков существуют отработанные методы, то для проектирования асинхронных счетчиков удобных систематизированных методов нет. Все усложняется тем, что различия во внутреннем строении триггеров проявляются именно при асинхронной работе. Поэтому разработчик схем должен иметь совершенно четкое представление о внутреннем строении используемого им типа триггера и не ограничиваться таблицей переходов, которая описывает только синхронную работу триггера.

Рис.4.1. Двоичный счетчик: а) синхронный, б) асинхронный

Синтез синхронных счетчиков

На рис. 4.2 приведена обобщенная схема логической структуры синхронного счетчика. Из этой схемы можно уяснить принцип работы любого синхронного счетчика.

Рис. 4.2. Обобщенная схема логической структуры счетчика

E1(t) = f1[Q1(t), Q2(t), . ,Qn(t)] ,

E2(t) = f2[Q1(t), Q2(t), . ,Qn(t)] .

Значения всех переменных в этих выражениях определены для одного и того же момента времени t. Поэтому функции возбуждения триггеров являются переключательными функциями, которым соответствуют комбинационные схемы, формирующие входные сигналы для триггеров.

Следовательно, если задан тип триггера, то задача синтеза счетчика заключается в составлении функций возбуждения каждого триггера и минимизации найденных функций в заданном базисе.

Рассмотрим матрицы переходов триггеров, которые используются при синтезе синхронных схем, в частности, счетчиков.
Матрица переходов триггера

Закон функционирования любого триггера можно задать с помощью матрицы переходов [1]. Число строк матрицы переходов для любого триггера равно четырем, что определяется числом возможных переходов триггера из одного состояния в другое, а количество столбцов — числу логических входов триггера:

Элемент матрицы представляет собой значение входного сигнала Ei, под воздействием которого триггер переходит из состояния Q(t) в состояние Q(t+1). При этом каждый элемент матрицы может быть равен единице, нулю или являться неопределенным коэффициентом, если значение сигнала на входе не влияет на данный переход триггера.

Матрицу переходов триггера составляют по таблице переходов этого триггера.

Матрица переходов DV-триггера

Рассмотрим на примере DV-триггера процесс составления матрицы переходов. Из таблицы переходов DV-триггера (см. лабораторную работу 3) найдем значения входных сигналов D и V, которые вызывают переход триггера из состояния Q(t) = 0 в состояние Q(t+1) = . Ими являются следующие три пары сигналов: D = 0, V = 0; D = 0, V = 1 и D = 1, V = 0.

Положим, что переменная D принимает произвольное значение ( или 1), тогда переменная V зависит от значения D. Если D = 0, то переменная V может быть равна как , так и 1; если же D = 1, то переменная V обязательно должна быть равна нулю.

Эту зависимость можно отразить в матрице переходов следующим образом. В столбце D первой строки запишем а1, а в столбце V — логическое произведение , где а1 и b1 — неопределенные коэффициенты, которые могут принимать значение как , так и 1.

Примечание. Рассуждение можно было провести иначе. Пусть переменная V принимает произвольное значение, тогда переменная D зависит от значения V. В этом случае элементами первой строки матрицы будут и а1. Обе возможности заполнения первой строки матрицы являются равнозначными, поэтому остановимся на первом варианте.

Переход типа «0-1» происходит при подаче на входы сигналов D = 1 и V = 1, а переход типа «1-0» — под воздействием сигналов D = 0 и V = 1. Эти значения сигналов являются элементами второй и третьей строк матрицы соответственно.

Наконец, переход типа «1-1» вызывается следующим сигналами: D = 0, V = 0; D = 1, V = 0 и D = 1, V = 1. Если положим, что переменная D принимает произвольное значение (0 или 1), то переменная V зависит от значения D. Если D = 0, то значение переменной V должно быть равно , а если D = 1, то переменная V может принимать произвольное значение.

Таким образом, если в столбце D элемент четвертой строки матрицы положить равным а2, то в столбце V этой строки необходимо записать логическое произведение a2b2.

Закон функционирования DVтриггера, описанный с помощью матрицы переходов, имеет следующий вид:

Слева от матрицы записаны типы переходов, соответствующие значениям сигналов каждой строки матрицы.

Матрица переходов JK-триггера

Аналогично получают матрицу переходов для JK-триггера:

Рассмотрим метод синтеза синхронных счетчиков на примере проектирования двоично-десятичного счетчика.

ПРИМЕР

Спроектировать двухразрядный двоично-десятичный счетчик на сложение с системой кодирования 2421 (2,4,2,1 — веса двоичных разрядов). Один десятичный разряд построим на DV-триггерах, другой — на JK-триггерах (см. вариант 30 в таблице вариантов). В данной системе кодирования каждая десятичная цифра представляется четырехразрядным двоичным эквивалентом, как показано в табл. 4.1.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector