Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Синхронный суммирующий счётчик (счётчик с параллельным переносом)

Синхронный суммирующий счётчик (счётчик с параллельным переносом).

Ко всем разрядам такого счетчика информация о состоянии предыдущих разрядов поступает параллельно, также одновременно поступают к ним счетные (входные) импульсы. При этом переключающиеся разряды переходят в новые состояния одновременно. Переключение их в нужной последовательности обеспечивается логическими цепями, которые при поступлении входного импульса одни триггеры удерживают от переключения, а другим разрешают переключиться. Триггеры такого счетчика, кроме счетного, должны иметь информационные входы, на которые поступают разрешения или запреты с логических цепей.

Синхронный счётчик — счётчик, в котором триггеры переходят в новые состояния одновременно (синхронно).

Принцип действия синхронных счётчиков

На входы всех триггеров счётные импульсы поступают одновременно, а переключение разрядов в нужной последовательности обеспечивается логическими цепями, которые один триггер удерживают от переключения, а другие переключают. Т.е., как и в асинхронных счётчиках очередной разряд суммирующего счетчика должен переключаться входным импульсом в 1, когда все предыдущие разряды уже находятся в этом состоянии. Такое условие выполняется, если на информационный вход каждого триггера подать конъюнкцию сигналов с прямых выходов предыдущих триггеров. Действительно, с конъюнктора на информационный вход триггера поступит разрешающая переключение 1, если все предыдущие триггеры находятся в 1, и по сигналу на счетном входе он переключится.

Схема суммирующего синхронного счётчика имеет вид:

На Рис. 7 представлена функциональная схема четырехразрядного счетчика с параллельным переносом на JK-триггерах. На тактовые входы С всех триггеров счетные импульсы поступают одновременно с входа Т. Информационные входы J и К каждого триггера объединены. Триггер Т1 переключается каждым счетным импульсом, так как на его входы J и К постоянно подается 1. Остальные триггеры переключаются счетными импульсами при следующих условиях: Т2 — при Q1 = 1; ТЗ — при Q1 = 1, Q2 = 1;Т4 —при Q1=1, Q2=1, Q3 = 1.

Недостатком описанного счетчика является необходимость иметь конъюнкторы с большим количеством входов, число которых должно возрастать с увеличением числа разрядов.

Количество входов конъюнктора ограничено. Поэтому в многоразрядных счетчиках используют конъюнкторы с небольшим числом входов, которыми составляют многовходовые.

На Рис. 8 изображена функциональная схема уже рассмотренного счетчика, содержащая двухвходовые конъюнкторы. Элементы И1 и И2 составляют трехвходовой конъюнктор, а элементы И1, И2, И3 — четырехвходовой. За счет последовательного включения конъюнкторов увеличивается время распространения логической 1 — сигнала, разрешающего переключение, т. е. уменьшается быстродействие счетчика. Однако время задержки сигнала логическим элементом в несколько раз меньше, чем триггером, поэтому выигрыш в быстродействии по сравнению со счетчиком с последовательным переносом все равно будет существенным.

Таким образом, работа суммирующего синхронного счётчика описывается следующим образом:

Читайте так же:
Как добавить счетчик метрики тильда

Триггер Т1 переключается каждым импульсом.

Триггер Т2 переключается когда Q1=1.

Триггер Т3 переключается когда Q1= Q2=1.

Таблица состояний рассматриваемого счётчика имеет следующий вид.

Счётчики с последовательно-параллельным переносом

Все рассмотренные выше схемы счётчиков представляют собой счётчики с последовательным переносом. В этих счётчиках импульсы, подлежащие счёту, поступают на вход только одного первого триггера, а сигнал переноса передаётся последовательно от одного разряда к другому. Такие счётчики отличаются простотой схемы, но имеют невысокое быстродействие.

Счётчики с параллельным переносом строятся на синхронных триггерах.

Счётные импульсы подаются одновременно на тактовые входы всех триггеров, а каждый из триггеров цепочки служит по отношению к последующим только источником сигналов. Срабатывание триггеров параллельного счётчика происходит синхронно, и задержка переключения всего счётчика равна задержке для одного триггера. Следовательно, такие счётчики более быстродействующие. Их основным недостатком является большая мощность, потребляемая от источника входных сигналов, так как входные импульсы подаются на тактовые входы всех триггеров.

Для устранения недостатков рассмотренных выше счётчиков разработаны и используются счётчики с последовательно-параллельным переносом.

В счётчиках с последовательно-параллельным переносом триггеры объединены в группы так, что отдельные группы образуют счётчики с параллельным переносом, а группы соединяются с последовательным переносом. В роли групп могут быть и готовые счётчики.

Общий коэффициент счёта таких счётчиков равен произведению коэффициентов счёта всех групп.

В качестве примера рассмотрим счётную декаду на JK-триггерах, приведённую на рисунке 63.

Рисунок 63 Счётная декада на JK-триггерах

Схема состоит из двух групп. Первая группа — это триггер DD1.

Вторая группа, состоящая из трёх триггеров DD2–DD4, представляет собой счётчик с параллельным переносом и тактируется выходным сигналом первого триггера. Группы соединены между собой последовательно.

Схема работает следующим образом.

При подаче на вход импульсов с 1-го по 8-ой декада работает как обычный двоичный счётчик импульсов.

К моменту прихода 8-го импульса на двух входах J 4-го триггера формируется уровень лог. «1». 8-ым импульсом этот триггер переключается в состояние лог. «1», а уровень лог. «0» с его инверсного выхода, подаваемый на вход «J» второго триггера, запрещает его переключение в единичное состояние под действием 10-го импульса.

10-ый импульс восстанавливает нулевое состояние 4-го триггера и цикл работы счётчика повторяется.

Счетчик с параллельным переносом схема

Название: Micro-Cap В СХЕМОТЕХНИКЕ — Касьянов А.Н.

Жанр: Информатика

Просмотров: 849

4.3 счетчики

Счетчиком называется последовательностное устройство, предназначенное для счета входных импульсов и фиксации их числа в двоичном коде.

В качестве входных сигналов понимаются как перепады уровня напряжения или тока, так и импульсы.

Счетчики, как и сдвиговые регистры, строятся на основе N однотипных связанных между собой разрядных схем, каждая из которых в общем случае состоит из триггера и некоторой комбинационной схемы, предназначенной для формирования сигналов управления триггером.

Читайте так же:
Счетчик моточасов для скутера

В цифровых схемах счетчики могут выполнять следующие микрооперации над кодовыми словами:

• установка в исходное состояние (запись нулевого кода);

• запись входной информации в параллельной форме;

• выдача хранимой информации в параллельной форме;

• инкремент – увеличение хранящегося кодового слова на единицу;

• декремент – уменьшение хранящегося кодового слова на единицу.

4.3.1 Основные параметры и классификация счетчиков

Основным статическим параметрами счетчика являются:

• модуль счета M, или коэффициент пересчета K, который характеризует максимальное число импульсов, после прихода которых счетчик устанавливается в исходное состояние.

• информационная емкость – максимальное число сигналов, которое может быть подсчитано счетчиком. Максимальное число N, которое может быть записано в счетчике равно (2n – 1), где n – число разрядов счетчика. Каждый разряд счетчика включает в себя триггер.

Основными динамическими параметрами, определяющими быстродействие счетчика, являются:

• время установления выходного кода – tk, характеризующее временной интервал между моментом подачи входного сигнала и моментом установления нового кода на выходе;

• разрешающая способность – это минимальное время между двумя последовательно поступающими сигналами, которые надежно фиксируются счетчиком;

• максимальное быстродействие счетчика – величина, обратная разрешающей способности и равная числу сигналов, фиксируемых счетчиком в единицу времени.

Счетчики различаются назначением, типом и количеством используемых триггеров, режимами работы, порядком изменения состояния, организацией связей между триггерами счетчика и другими особенностями его структуры.

Счетчики могут быть одноразрядные, многоразрядные, двоичные, десятичные, а также с любым иным целым по значению коэффициентом пересчета K.

По порядку изменения состояния счетчики делятся на счетчики с естественным и на счетчики с

произвольным (принудительным) порядком изменения состояния.

В счетчиках с естественным порядком изменения состояния значение кода каждого последующего состояния счетчика отличается на единицу от кода предыдущего состояния. В счетчиках с произвольным порядком изменения состояния значения кодов соседних состояний могут отличаться более чем на единицу.

Счетчики с естественным порядком изменения состояний подразделяются на простые (суммирующие и вычитающие) и реверсивные, которые в зависимости от управляющих сигналов могут работать как в режиме сложения, так и в режиме вычитания.

По способу организации счета счетчики делятся на асинхронные и синхронные. В асинхронных счетчиках переключение триггеров происходит последовательно во времени, в синхронных счетчиках – параллельно (одновременно) во времени.

По значению модуля счета счетчики подразделяют на:

• двоичные, модуль счета которых равен целой степени числа 2 (M=2n);

• двоично-кодированные, в которых модуль счета может принимать любое значение, не равное целой степени числа 2.

Читайте так же:
Как быть если нет домового счетчика

По направлению счета счетчики подразделяют на:

• суммирующие, выполняющие микрооперацию инкремента над хранящимся кодовым словом

• вычитающие, выполняющие микрооперацию декремента над хранящимся кодовым словом

• реверсивные, выполняющие в зависимости от значения управляющего сигнала над хранящимся кодовым словом микрооперацию инкремента или декремента

По способу организации межразрядных связей счетчики делятся на:

• счетчики с последовательным переносом, в которых переключение триггеров разрядных схем осуществляется последовательно один за другим

• счетчики с параллельным переносом, в которых переключение всех триггеров разрядных схем осуществляется одновременно по сигналу синхронизации

• счетчики с комбинированным последовательно-параллельным переносом, при котором ис-

пользуются различные комбинации способов переноса.

Одноразрядные двоичные счетчики строятся на основе Т-триггеров, осуществляющих сложение по модулю 2, т.е. счет и хранение не более двух сигналов в соответствии с характеристическим уравнением

Qt  1  T t ∧ Qt ∨ T t ∧ Qt . (4.11)

В общем случае n-разрядный двоичный счетчик осуществляет сложение по модулю 2.

4.3.2 Суммирующие двоичные счетчики

Суммирующий счетчик работает по принципу суммирования сигналов, поступающих на его вход. В суммирующих двоичных счетчиках счетный вход каждого последующего триггера соединен с выходом предыдущего таким образом, что при переходе триггера младшего разряда из состояния 1 в состояние 0 в цепи переноса между триггерами появляется сигнал переноса, под воздействием которого триггер следующего разряда изменяет свое состояние на противоположное. В зависимости от способа организации цепей переноса различают двоичные счетчики с последовательным, сквозным, параллельным и групповым переносами.

4.3.3 Двоичные счетчики с последовательным переносом

Двоичные счетчики с последовательным переносом строятся на основе асинхронных Т-триггеров.

Рассмотрим синтез и работу трехразрядного суммирующего двоичного счетчика с естественным порядком изменения состояний, закон функционирования которого задан таблицей переходов (табл.

4.10 Таблица переходов трехразрядного двоичного счетчика

Счетчики (2)

Главная > Реферат >Промышленность, производство

Классификация счётчиков………………………………………………..….8

Последовательные счётчики……………………………………….…….….10

Параллельные счётчики…………………………………………………..…16

Счетчики с параллельным переносом……………………………. ……. 17

Разработка принципиальной схемы…………………………. …………..18

Составление структурной схемы счётчика……………………………….19

Составные элементы устройства…………………………………..….……22

С развитием электроники появился такой класс электронной техники, как цифровая. Эта техника предназначена для формирования, обработки и передачи электрических импульсных сигналов и перепадов напряжения и тока, а также для управления информацией и её хранения. Цифровые устройства занимают доминирующее место во многих областях науки и техники, что обусловлено существенно меньшим потреблением энергии от источника питания, более высокой точностью, меньшей критичностью к изменениям внешних условий, большей помехоустойчивостью. Цифровая техника включает в себя такие устройства как триггеры, регистры, счётчики, комбинационные устройства, программируемые логические интегральные схемы и др.

Читайте так же:
Счетчик пузырьков со2 установка

В работе было разработана счетчик до 30, состоящий из двух частей, одна из которых десятичный счетчик. Реализация устройства производилась с помощью среды разработки Electronics Workbench версии 5.12.

Цифровой счетчик импульсов — это цифровой узел, который осуществляет счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в заданном коде и может храниться требуемое время. Счетчики строятся на триггерах, при этом количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2 n — 1, где n — число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0. Счетчики бывают суммирующие, когда счет идет на увеличение, и вычитающие — счет на уменьшение. Если счетчик может переключаться в процессе работы с суммирования на вычитание и наоборот, то он называется реверсивным.

В качестве исходного состояния принят нулевой уровень на всех выходах триггеров (Q 1 — Q 3 ), т. е. цифровой код 000. При этом старшим разрядом является выход Q 3 . Для перевода всех триггеров в нулевое состояние входы R триггеров объединены и на них подается необходимый уровень напряжения (т. е. импульс, обнуляющий триггеры). По сути это сброс. На вход С поступают тактовые импульсы, которые увеличивают цифровой код на единицу, т. е. после прихода первого импульса первый триггер переключается в состояние 1 (код 001), после прихода второго импульса второй триггер переключается в состояние 1, а первый — в состояние 0 (код 010), потом третий и т. д. В результате подобное устройство может досчитать до 7 (код 111), поскольку 2 3 — 1 = 7.

Когда на всех выходах триггеров установились единицы, говорят, что счетчик переполнен. После прихода следующего (девятого) импульса счетчик обнулится и начнется все с начала.

На графиках изменение состояний триггеров происходит с некоторой задержкой t з . На третьем разряде задержка уже утроенная. Увеличивающаяся с увеличением числа разрядов задержка является недостатком счетчиков с последовательным переносом, что, несмотря на простоту, ограничивает их применение в устройствах с небольшим числом разрядов.

Счетчиком называют устройство, предназначенное для подсчёта числа импульсов поданных на вход. Они, как и сдвигающие регистры, состоят из цепочки триггеров. Разрядность счетчика, а следовательно, и число триггеров определяется максимальным числом, до которого он считает. Количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2 n — 1, где n — число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0.

Рисунок 1 — Микросхема К155ИЕ5 (счетчик до 16)

Микросхема К155ИЕ5 рисунок 1 содержит счетный триггер (вход С1) и делитель на восемь (вход С2) образованный тремя соединенными последовательно триггерами. Триггеры срабатывают по срезу входного импульса (по переходу из 1 в 0). Если соединить последовательно все четыре триггера как на рисунке 1, т получится счетчик по модулю 2 4 =16.

Читайте так же:
Коктейлер спум 2а со счетчиком

Максимальное хранимое число при полном заполнении его единицами равно N=2 4 -1=15=111 в двоичной системе. Такой счетчик работает с коэффициентом счета К (модулем), кратным целой степени 2, и в нем совершается циклический перебор К=2 n устойчивых состояний. Счетчик имеет выходы принудительной установки в 0.

Часто нужны счетчики с числом устойчивых состояний, отличным от 2 n .Например, о электронных часах есть микросхемы с коэффициентом счета 6 (десятки минут). 10 (единицы минут). 7 (дни недели). 24 (часы).

Для построения счётчика с модулем К≠2 n можно использовать устройство из n триггеров для которого выполняется условие 2 n >К. Очевидно, такой счётчик может иметь лишние устойчивые состояния (2 n -К). Исключить эти ненужные состояния можно использованием обратных связей, по цепям которых счетчик переключается в нулевое состояние в том такте работы когда он досчитывает до числа К.

Для счетчика с К=10 нужны четыре триггера (так как 2 3 4 ) должен иметь десять устойчивых состояний N==0,1. 8,9. В том такте, когда он должен был перейти в одиннадцатое устойчивое состояние (N=10), его необходимо сбросить в исходное нулевое состояние. Для такого счётчика можно использовать микросхему К155ИЕ5 рисунок 2, введя цепи обратной связи с выходов счетчика, соответствующих числу 10 (т. е. 2 и 8) на входы установки счетчика в 0 (вход R). В самом начале 11-го состояния (число 10) на обоих входах элемента И микросхемы появляются логические 1, вырабатывающие сигнал сброс всех триггеров счетчика в нулевое состояние.

Рисунок 2 — Микросхема К155ИЕ5 (счетчик до 10)

Счетчик до 30 выполнен на 6 JK триггерах с сигналом сброса (4 JK триггера для счета до десяти и 2 JK триггера для счета до трех).

Для счетчика до десяти нужны четыре триггера (так как 2 3 2 4 ), счетчик должен иметь десять устойчивых состояний N==0,1. 8,9, а для счетчика до трех нужны два триггера (так как 2 1 2 2 ), счетчик должен иметь три устойчивых состояний N==0,1,2.

Как только значение на выходе Q2 и Q4 триггера будет равно «1», произойдет сброс счетчика (это значение в десятичной системе равно 10 или 0101 в двоичной системе слева на право), а эта единица (сигнал сброса) передастся на второй счетчик.

Как только значение на втором счетчике на выходе Q11 и Q22 триггера будет равно «1», произойдет сброс второго счетчика (это значение в десятичной системе равно 3 или 11 в двоичной системе счисления).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector