Лекция8 Счётчики:

Лекция8 Счётчики:
1)Общие сведения
2)Суммирующие счётчики
3)Вычитающие счётчики
4)Микросхема счётчики
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.
Десятичный эквивалент
двоичного числа
Двоичное число
Х3 Х2 Х1 Х0
Десятичный эквивалент
двоичного числа
0
0
0
0
0
8
1
0
0
0
1
0
0
0
1
9
1
0
0
1
2
0
0
1
0
10
1
0
1
0
3
0
0
1
1
11
1
0
1
1
4
0
1
0
0
12
1
1
0
0
5
0
1
0
1
13
1
1
0
1
6
0
1
1
0
14
1
1
1
0
1
1
1
15
1
1
1
1
7
Qn-1
Вход
f
Двоичное число
Х3 Х2 Х1 Х0
T1
T0
T2
T3
Tn-1





f/2
f/4
f/8
f/16
f/2n
Q3
Q2 Q1 Q0
Суммирующие счётчики
Схема суммирующего счетчика на основе синхронных D-триггеров,
управляемых по входам С положительными перепадами напряжений
Q3 Q2 Q1
Счетный
вход
Сброс
D
T0
Q0
D
T 1 Q1
D
T2
Q2
D
C
C
C
C
R
R
R
R
T3
Q3
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
Uвх
1
3
2

4




5

6

8
7


9
11
10

13
12
14



16
15



t
0
Q0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
t
0
Q0








t
0
Q1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
t
0
Q1




t
0
Q2
0
0
1
0
1
t
0
Q2


t
0
Q3
0
0
1
t
0
Q3

0
t
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
Cчет С = С - 1
Вх
Ti
Ti+1
Cчет С = С + 1
Ti+2
Схема вычитающего счетчика на основе синхронных D-триггеров,
управляемых по входам С положительными перепадами напряжений
Q3 Q2 Q1 Q0
Счетный
вход
Уст. "0"
D
T 0 Q0
D
T 1 Q1
D
T2
Q2
D
C
C
C
C
R
R
R
R
T3
Q3
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).
Микросхема счётчики
Микросхемы счетчиков имеют обозначение ИЕ. В сериях ТТЛ и на КМДПтранзисторах имеется порядка 20 микросхем различных преимущественно 4разрядных 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 КМДПтранзисторах - микросхема ИЕ23 с двумя 4-разрядными синхронными
счетчиками в одном корпусе.
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.
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 двоичнодесятичного 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
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 4азрядный, 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 КР1554ИЕ6 содержит 4-разрядный реверсивный двоичнодесятичный 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.
Литература
1) Основы вычислительной техники: Учебное пособие/ Д.П. Гонтов,
К.Г. Кречетников и др: Владивосток: ТОВВМУ, 1996.
2) Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы:
Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1991.
3) Калиш Г.Г. Основы вычислительной техники. Учеб. пособ. для
средн. проф. учебных заведений. – М.: Высш. Шк., 2000.
4) Евреинов Э. В. Цифровая и вычислительная техника. – М.:
Энергоатомиздат, 1991.
5) Цифровые устройства и микропроцессоры. Сборник заданий для
лабораторных работ/ А. А. Гайзюмов, Д. П. Гонтов, А. Н. Карелин и
др.: Владивосток: ТОВМИ, 1999.