Двоично-кодированные счетчики

Как уже отмечалось ранее, двоично-кодированный счетчик имеет модуль счета, отличный от целой степени числа 2. Примером такого счетчика может служить счетчик с модулем счета 10, т. е. двоично-десятичный счетчик. При построении таких счетчиков получили распространение в основном два метода: метод исключения лишних состояний; метод управляемого сброса.

Первый метод заключается в использовании методики синтеза последовательностных устройств. Полученная в этом случае схема однозначно определяет виды связей между ее отдельными элементами и не может быть оперативно изменена. Любое изменение требует выполнения в полном объеме всего цикла проектирования. Поэтому такой подход используете только при проектировании часто встречающихся устройств, впускаемых большими партиями. В иных случаях его применение становится экономически нецелесообразным.

На практике, как правило, желательно иметь схему-полуфабрикат, которая без особых сложностей и дополнительных элементов позволила бы гибко изменять алгоритм работы устройства. Этого легко добиться, если разрядные схемы счетчика строить с учетом возможности предварительной асинхронной установки исходного состояния. В качестве примера на рис. 9 приведен фрагмент схемы 4-разрядного десятичного счетчика 555ИЕ2. Данный счетчик снабжен двумя парами равноценных входов установки R₁, R₂ и S₁, S₂, позволяющими записать в триггеры всех разрядных схем либо нулевые, либо единичные значения.

Рисунок 9 – Организация цепей предварительной установки счетчика

Разрядные схемы некоторых счетчиков допускают запись не определенной, а произвольной информации. Примером такого решения является счетчик типа 555ИЕ9, в котором возможна параллельная асинхронная запись произвольного начального состояния. Кроме этого, данный счетчик, подобно параллельному регистру, снабжен входом сброса, что значительно расширяет его возможности.

Используя счетчики с входами предварительной установки, легко можно построить устройство с любым наперед заданным модулем счета. Для этого используют метод управляемого сброса.

Идея данного метода состоит в принудительном формировании сигнала сброса триггеров разрядных схем двоичного счетчика при появлении на его выходе кода, совпадающего с требуемым модулем счета М. Проиллюстрируем сказанное на примере преобразования двоичного 4-разрядного счетчика со сквозным переносом в двоично-десятичный счетчик (см. рис. 10).

Рисунок 10 – Использование метода управляемого сброса

для преобразования двоичного счетчика в двоично-десятичный

Для этого необходимо на входы дополнительного логического элемента 4И–НЕ подать комбинацию выходных сигналов разрядных схем, соответствующую коду 1010, т. е. . В этом случае при появлении на выходе одиннадцатого по счету выходного кода (1010) элемент 4И–НЕ через время, равное времени задержки распространения, сформирует сигнал сброса и на выходе счетчика установится нулевой код. На рис. 11 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие работу такого счетчика.

Следует подчеркнуть, что при использовании метода управляемого сброса на выходе счетчика на время t₁, равное сумме времени задержки распространения сигнала в дополнительном элементе 4И–НЕ и времени установления выходного кода счетчика по входу R, устанавливается лишнее выходное состояние. Это является платой за универсальность метода. Если по условию работы счетчика даже кратковременное появление на его выходе лишнего состояния является недопустимым, при проектировании необходимо пользоваться методом исключения лишних состояний, например, по выходному коду М–1 формировать управляющие сигналы, обеспечивающие по следующему импульсу синхронизации сброс всех триггеров счетчика.

Рисунок 11 – Временные диаграммы работы двоично-десятичного счетчика, реализующего метод управляемого сброса

При соответствующем выборе исходной ИС счетчика решение описанной задачи можно упростить. Так, при проектировании основе двоичного счетчика двоично-десятичного на его выходе не должны существовать любые коды, начиная с 1010. Поэтому число входов дополнительного элемента может быть уменьшено до двух, на которые достаточно подать значения Q₃ и Q₁. Стандартные счетчики типа ИЕ4, ИЕ5 содержат по два входа асинхронного сброса, объединенных операцией И–НЕ. Поэтому, например, для получения двоично-десятичного счетчика на основе ИС ИЕ5 достаточно соответствующим образом соединить ее выводы (см. рис. 12).

Рисунок 7.12 – Двоично-десятичный счетчик на основе микросхем типа ИЕ5

Кольцевой счетчик

Число импульсов, поступающих на вход ранее рассмотренных счетчиков, отображается на выходе в двоичном коде. В ряде случаев, например при построении устройств памяти, или различных программно-временных устройств, необходимо, чтобы каждому входному импульсу соответствовал сигнал на определенном выходе устройства. Эта задача может быть решена несколькими различными способами.

Например, выход счетчика с заданным модулем счета можно подключить к входу дешифратора, на выходе которого и будет сформирована требуемая последовательность импульсов.

С наименьшими затратами данная задача может быть решена при использовании кольцевых счетчиков, представляющих собой сдвиговый регистр, выход последнего разряда которого подсоединен к входу первого разряда (см. рис. 13).

Рисунок 13 – Кольцевой счетчик

В данном регистре по сигналу на входе установки «Уст» все триггеры, кроме первого, устанавливаются в нулевое состояние, а в первый записывается сигнал лог. 1. Далее, по первому импульсу синхронизации лог. 1 из первого триггера переписывается во второй, в первый триггер из последнего разряда записывается сигнал лог 0. По второму импульсу синхронизации лог 1 из второго триггера переписывается в третий, уступая место переписываемому в него из второго триггера сигналу лог. 0 и т. д. Процесс переключения триггеров схемы поясняют временные диаграммы, показанные на рис 7.14.

Рисунок 7.14 – Временные диаграммы работы кольцевого счетчика

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: