Индивидуальные задания

Задание 1. Согласно заданному преподавателем варианту нарисуйте схему и диаграмму работы указанного в таблице 4-х разрядного регистра.

5. СЧЕТЧИКИ

Общие сведения

Счетчик представляет собой устройство, которое осуществляет счет сигналов, поступающих на его вход, и хранение накапливаемой величины.

В основе любого счетчика лежат триггеры, но в счетчиках триггеры соединены более сложными связями.

Внутренняя память счетчиков - оперативная, то есть ее содержимое сохраняется только до тех пор, пока включено питание схемы.

В цифровых приборах счетчик используется для формирования последовательности чисел, для деления частоты и для подсчета количества сигналов.

Как следует из самого названия, счетчики предназначены для счета входных импульсов. То есть с приходом каждого нового входного импульса двоичный код на выходе счетчика увеличивается (или уменьшается) на единицу (Рис. 5.1). Срабатывать счетчик может по отрицательному фронту входного (тактового) сигнала (как на рисунке) или по положительному фронту.

Режим счета обеспечивается использованием внутренних триггеров, работающих в счетном режиме. Выходы счетчика представляют собой выходы триггеров. Каждый выход счетчика представляет собой разряд двоичного кода, причем разряд, переключающийся чаще других (по каждому входному импульсу), будет младшим, а разряд, переключающийся реже других, - старшим.

Рис. 5.1. Работа 4-разрядного двоичного счетчика

Число разрядов счетчика определяется максимальной разрядностью числа, которое должно в нем храниться. Двоичный N разрядный счетчик имеет 2^N различных состояний. Каждому состоянию счетчика соответствует двоичное число, начиная от 0 до N -1.

Счетчик, образованный цепочкой из m триггеров может подсчитать в двоичном коде 2^m импульсов т.е. его коэффициент (модуль) счета К_сч = 2^m. Каждый из триггеров называется разрядом счетчика.

К основным параметрам счетчика кроме К_сч относятся разрешающая способность (tр) и время установления кода (tуст).

Разрешающая способность – минимально допустимый интервал времени между входными импульсами при котором еще не происходит сбоя, т.е. пропускак счета сигналов.

Время установки кода – это интервал времени меду моментом поступления на вход импульса счета и моментом завершения перехода счетчика в нулевое состояние.

По направлению счета счетчики классифицируются следующим образом:

· суммирующие,

· вычитающие,

· реверсивные.

Суммирующие счетчики работают на увеличение выходного кода по каждому входному импульсу; это основной режим, имеющийся во всех счетчиках, он называется режимом прямого счета.

По модулю счета счетчики делятся на:

· двоичные,

· двоично-десятичные,

· с произвольным модулем счета;

Большинство счетчиков работают в обычном двоичном коде (двоичные счетчики), то есть считают от 0 до (2N–1), где N - число разрядов выходного кода счетчика. 4-разрядный счетчик в режиме прямого счета будет считать от 0 (код 0000) до 15 (код 1111). После максимального значения кода счетчик по следующему входному импульсу переключается опять в 0, то есть работает по кругу. Если же счет - инверсный, то счетчик считает до нуля, а дальше переходит к максимальному коду 111...1.

В двоично-десятичных счетчиках предельный код на выходе не превышает максимального двоично-десятичного числа, возможного при данном количестве разрядов. Например, 4-разрядный двоично-десятичный счетчик в режиме прямого счета будет считать от 0 (код 0000) до 9 (код 1001), а затем снова от 0 до 9.. При инверсном счете двоично-десятичные счетчики считают до нуля, а со следующим входным импульсом переходят к максимально возможному двоично-десятичному числу (то есть 9 - для 4-разрядного счетчика).

Двоично-десятичные счетчики удобны, например, при организации десятичной индикации их выходного кода.

По способу организации внутренних связей счетчики классифицируются как:

· с последовательным переносом (асинхронные счетчики),

· с параллельным переносом (синхронные счетчики),

· с комбинированным переносом,

· кольцевые.

Классификационные признаки независимы и могут встречаться в различных сочетаниях, например, счетчик может быть двоичный суммирующий с параллельным переносом.

Принципиальные различия между этими группами проявляются только на втором уровне представления, на уровне модели с временными задержками. Причем больше всего различия эти проявляются при каскадировании счетчиков. Наибольшим быстродействием обладают синхронные счетчики, наименьшим - асинхронные счетчики, наиболее просто управляемые среди других. Каждая группа счетчиков имеет свои области применения.