Недвоичные счетчики.

Если коэффициент пересчета не определяется степенью двойки, то такой счетчик называют недвоичным. Например: к недвоичным счетчикам относятся счетчики имеющие коэффициенты пересчета определяемые соотношениями: -- троичный счетчик, -- десятичный счетчик и т.д. Количество триггеров необходимое для построения счетчика с заданным коэффициентом пересчета определяется соотношением , где: М - количество триггеров, фигурные скобки обозначают, что от полученного значения берется ближайшее большее целое. Так, выбираем М=4 следовательно, для построения десятичного счетчика необходимо четыре триггера. Однако, счетчик построенный на четырех триггерах имеет шестнадцать состояний, а нам нужно только десять, шесть состояний избыточны. При построении недвоичных счетчиков возникает задача -- избавиться от избыточных состояний. Обычно эта задача решается одним из двух способов: 1 - построение схемы с дешифратором состояния; 2 - введение обратных связей.

Рис.39. Десятичный счетчик с параллельным переносом

и дешифратором состояний.

На примере построения десятичного счетчика рассмотрим первый способ. Схема счетчика, построенного таким способом, приведена на рис. 39. Представленная на рисунке схема построена на четырех триггерах К155ТВ1(микросхемы D1-D4) и представляет собой асинхронный счетчик с параллельным переносом. Для ликвидации избыточных состояний используется логический элемент 3И-НЕ (микросхема D5). Счётчик должен иметь десять состояний от 0 до 9. Последнее состояние девятое, двоичный код которого 1001, и это состояние необходимо дешифрировать. Поэтому на входы элемента И-НЕ поданы сигналы с прямых выходов первого и четвертого триггеров. Однако, если для дешифрации состояния использовать только разрядную информацию сразу после установления девятого состояния плюс один интервал задержки будет сформирован сигнал сброса триггеров и следующий счетный сигнал будет десятый, т.е. счетчик не будет иметь коэффициент пересчета равный десяти. Для того чтобы коэффициент пересчета был равен точно десяти необходимо на дешифратор завести еще счетный сигнал X. Указанные особенности схемотехники и работы счетчика хорошо видны на временной диаграмме (рис.40).

На временной диаграмме видно, что до девятого счётного сигнала счётчик работает как ранее рассмотренный двоичный счетчик с параллельным переносом.

Рис.40. Временная диаграмма работы десятичного

счетчика с дешифратором состояний.

При наступлении девятого состояния на входы дешифратора состояний поступают единичные сигналы с выходов 1 и 4 триггеров, однако срабатывает дешифратор только по фронту 10-го сигнала, что приводит к сбросу всех триггеров и следующим счетным сигналом будет одиннадцатый.

Недостаток подобного подхода состоит в том, что требуется дополнительный элемент -- дешифратор состояний.

Второй принцип ─ использование обратных связей рассмотрим на примерах построения конкретных счетчиков.

Лекция 15.

Счётчик с коэффициентом пересчета три. Этот счетчик является основой для счетчиков с коэффициентами пересчета шесть и двенадцать, для его построения необходимо два триггера. Схема показана на рис. 41.

При построении счетчика использован параллельный перенос, и для исключения избыточных состояний введена обратная связь с инверсного выхода второго триггера на J вход первого триггера. Особенности работы схемы отображены на временной диаграмме рис. 42.

Рис. 41. Схема счетчика с коэффициентом

пересчета три.

Из временной диаграммы видно, что при нулевом начальном состоянии счетчик последовательно проходит состояния 1 и 2 и опять переходит в нулевое состояние, т.е. счетчик имеет три возможных состояния: 0-1-2.

Счётчикскоэффициентомпересчетапять показан на рис.43. Для построения счетчика необходимо три триггера. Счётчик построен по схеме параллельного переноса и для ликвидации избыточных состояний введена обратная связь с инверсного выхода третьего триггера на J и K входы первого триггера.

Рис. 42. Временная диаграмма работы счетчика с

коэффициентом пересчета три.

Счётный сигнал подается на все триггеры одновременно, но переключится только тот у которого установлен счетный режим, т.е. тот у которого J=1 и K=1.

Если принять начальное состояние нулевое Q1=Q2=Q3=0, то перед приходом первого счетного сигнала будут установлены режимы: первый триггер -- счетный, второй триггер -- хранение, третий триггер -- запись нуля

Рис.43. Счётчик с коэффициентом пересчета пять.

Указанные особенности схемотехники счетчика приводят к тому, что первый триггер переключается по первому, второму, третьему и четвертому счетным сигналам; второй триггер переключается по 2 и 4 сигналам; третий -- по 4 и 5 сигналам.

По четвертому сигналу Q3=1 а его инверсия равна нулю, и поэтому первый триггер не переключается в единичное состояние по 5 сигналу. Работа счетчика отображена на временной диаграмме рис.44.

Из временной диаграммы видно, что счетчик имеет коэффициент пересчета пять, так как при начальном нулевом состоянии это же состояние появляется после пятого счетного сигнала.

Рис. 44. Временная диаграмма работы счетчика с

коэффициентом пересчета пять.

Рассмотренный счетчик находит применение при построении десятичных счетчиков.

С целью упрощения схемотехники узлов и блоков ЭВМ промышленность выпускает счетчики интегрального исполнения. Рассмотрим некоторые из них: 155ИЕ5, 155ИЕ4, 155ИЕ2, 155ИЕ6(7).

Счётчики 155ИЕ2, ИЕ4 и ИЕ5 имеют общий принцип построения, состоящий в том, что счетчик состоит из двух счетчиков: один из них с коэффициентом пересчета два, другой счетчик имеет коэффициент пересчета определяющий общий коэффициент пересчета. Так микросхема 155ИЕ4 имеет и при общем коэффициенте пересчета 12. Изображения рассматриваемых счетчиков приведены на рис.45. Показанные на рисунке микросхемы имеют первый счетчик - одноразрядный двоичный; вход обозначен А и выход -- Qa, второй счетчик - трехразрядный; вход -- В и выходы -- Qb, Qc и Qd. Счётные входы динамические и активны переходом 1-0. Счётчики имеют по два входа предварительной установки в “0” объединенные операцией “И” и активные высоким уровнем.

Рис. 45. Простейшие счетчики интегрального

исполнения.

Счётчик 155ИЕ2 имеет еще два входа установки в девятое состояние, так же, объединенные операцией “И” и активные высоким уровнем. Схемотехника счетчиков позволяет использовать их по-разному: возможно независимое использование счетчиков в одной микросхеме, возможно различное соединение для достижения полного коэффициента пересчета (соединение Qa - B, при этом счетный сигнал подается на вход А, или Qd - A, при этом сигнал подается на вход В). Если на установочные входы подать высокий уровень, то выполнение микрооперации счета невозможно. Представленные счетчики ─ суммирующие и имеют следующие коэффициенты пересчета К155ИЕ4 -- 12, К155ИЕ2 -- 10, К155ИЕ5 -- 16.

Большими функциональными возможностями обладает счетчик К155ИЕ6(7). Он является четырёхразрядным реверсивным счетчиком с предварительной установкой и асинхронным сбросом в “0”, при этом ИЕ6 -- десятичный а ИЕ7 -- двоичный. На рис.46 показано изображение этих счетчиков, слева на рисунке -- входы.

Счётные входы, имеющие обозначения +1 -- для суммирования и -1 -- для вычитания, динамические и активные переходом 0-1. Остальные входы активны уровнем: вход - R -- асинхронный сброс в “0” активен высоким уровнем, вход - L -- предварительное занесение активен низким уровнем, входы с обозначением 0,1,2,3 -- разрядные входы числа предварительного занесения. Помимо разрядных выходов Q0, Q1, Q2 и Q3 имеются выходы переноса p+ -- при суммировании и р- -- при вычитании. Счётчик имеет несколько режимов работы.

Асинхронный сброс в нулевое состояние происходит при R=1 независимо от значений всех остальных входных переменных. При L=0 осуществляется занесение в счетчик данных имеющихся на входах 0,1,2,3. Счёт происходит при подаче счетной последовательности на вход +1(суммирование) или -1 (вычитание). В режиме счета должно быть R=0 иL=1.

Рис. 46. Изображение микросхемы 155ИЕ6 и временная диаграмма ее работы.

При достижении последнего состояния, у 155ИЕ6 -- 9 и у 155ИЕ7 -- 15, и при С=0 вырабатывается сигнал переноса р+ или р- активный низким уровнем и длительностью равной длительности счетного импульса. Соединением выхода переноса с входом параллельной загрузки (L) можно организовать счет с требуемым коэффициентом пересчета. Указанные особенности работы счетчика отображены на временной диаграмме (рис.46).

Лекция 16.

Регистры.

Регистры электронные устройства, предназначенные для приема, хранения и выдачи информации. По способу приема (записи) и выдачи информации регистры подразделяются на параллельные, последовательные (сдвиговые) и универсальные. Основным схемотехническим элементом любого регистра является триггер. При построении регистров могут быть использованы самые разнообразные триггеры и это приводит к различному функционированию регистров.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: