Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двоично-десятичные счетчики

Двоично-десятичные счетчики

Двоично-десятичные счетчики реализуют счет импульсов в десятичной системе счисления, причем каждая десятичная цифра от нуля до девяти кодируется четы­рехразрядным двоичным кодом (тетрадой). Эти счетчики часто называют десятич­ными или декадными, поскольку они работают с модулем счета, кратным десяти.

Многоразрядный двоично-десятичный счетчик строится на основе регулярной цепочки декад, при этом первая (младшая) декада имеет вес 10°, вторая — 10 1 , тре­тья —10 2 и т.д.

Декада строится на основе четырехразрядного двоичного счетчика, в котором исключается избыточное число состояний. Исключение лишних шести состояний в декаде достигается многими способами:

• предварительной записью числа 6 (двоичный код 0110); после счета девя­того импульса выходной код равен 1111 и десятичный сигнал возвращает счетчик в исходное состояние 0110. Таким образом, здесь результат счета фиксируется двоичным кодом с избытком 6;

• блокировкой переносов: счет импульсов до девяти осуществляется в дво­ичном коде, после чего включаются логические связи блокировки перено­сов; с поступлением десятого импульса счетчик заканчивает цикл работы и возвращается в начальное нулевое состояние;

• введением обратных связей, которые обеспечивают счет в двоичном коде и принудительное переключение счетчика в нулевое начальное состояние после поступления десятого импульса.

Схема синхронного десятичного счетчика с блокировкой переносов показана на рис. 5.20.

Рисунок 5.20-Схема десятичного счетчика на JK-триггерах

В этой схеме С-входы используются как счетные. С приходом десятого импуль­са на С-вход младшего разряда JK-триггера обнуляются первый и четвертый разря­ды и сигналом с выхода Q4 блокируют переключения второго и третьего разряда. Схема суммирующего счетчика с обратными связями (один разряд) показана на рис. 5.21.

Рисунок 5.21-Схема десятичного суммирующего счетчика cобратными связями

После сброса в нулевое начальное состояние на счетный вход первого тригге­ра поступают суммируемые импульсы U + . Сигналы переноса в старшие разряды формируются обычным асинхронным способом. Счет до девяти ведется в двоичном коде.

После прихода десятого входного импульса обратная связь на основе схемы совпадения вырабатывает сигнал P=U + Q4Q3Q2Ql, который является переносом для старшей декады и одновременно переключает счетчик в нулевое состояние.

Далее цикл работы счетчика повторяется.

Схема пятиразрядного суммирующего двоично-десятичного счетчика показана на рис. 5.22.

Рисунок 5.22-Схема пятиразрядного суммирующего двоично-десятичного счетчика

Модуль данного счетчика составляет Ксч = 10 5 = 100000, емкость счета AU = Ксч — 1= 99999.

Выходы триггеров каждой декады подключаются ко входам дешифраторов, ко­торые обеспечивают визуальную индикацию состояния счетчика с помощью разного рода световых табло.

Исследование двоичных счетчиков

Счетчиком называют устройство, сигналы, на входе которого в определенном коде отображают число импульсов, поступивших на счетный вход. Триггер Т-типа может служить примером простейшего счетчика. Такой счетчик считает до двух. Счетчик, образованный цепочкой из m-триггеров, сможет посчитать в двоичном коде 2 m импульсов. Каждый из триггеров цепочки называют разрядом счетчика. Число m определяет количество разрядов двоичного числа, которое может быть записано в счетчик. Число Ксч=2 m называют коэффициентом (модулем) счета.

Информация снимается с прямых и (или) инверсных выходов всех триггеров. В паузах между входными импульсами триггеры сохраняют свое состояние, т. е. Счетчик запоминает число сосчитанных импульсов.

Нулевое состояние всех триггеров принимается за нулевое состояние счетчика в целом.

После каждого цикла счета на выходах последнего триггера возникают перепады напряжения. Это свойство определяет второе назначение счетчиков: Деление числа входных импульсов. Если входные сигналы периодичны и следуют с частотой fвх , то частота выходных импульсов будет fвых=fвхсч

У счетчиков в режиме деления используется выходной сигнал только последнего триггера, промежуточные состояния остальных триггеров не учитываются. Всякий счетчик может быть использован как делитель частоты. Поэтому подобное устройство часто называют счетчиком-делителем. Такие делители имеют целочисленный коэффициент деления. Элементная база современной микроэлектроники позволяет строить делители и с дробным коэффициентом деления.

Символом счетчиком на схемах служат буквы СТ (от англ. counter – счетчик). Если требуется, после символа проставляют число, характеризующее модуль счета, например СТ2.

Основные эксплуатационные показатели: емкость и быстродействие.. Емкость счетчика, численно равная коэффициенту счета, характеризует число импульсов, доступное счету за один цикл.

Быстродействие счетчика определяется разрешающей способностью tразр.сч и временем установки кода счетчика. Под разрешающей способностью подразумевают минимальное время между двумя входными сигналами, в течение которого еще не возникают сбои в работе счетчика.

Обратная величина fmax=1/tразр. сч называется максимальной частотой счета. Время установки кода tуст равно времени между моментом поступления входного сигнала и переходом счетчика в новое устойчивое состояние. Временные свойства зависят от временных характеристик триггеров и способа их соединения между собой.

Цифровые счетчики классифицируются следующим образом:

По коэффициенту счета: двоичные(бинарные); двоично-десятичные (декадные) или с другим основанием счета; с произвольным постоянным модулем; с переменным модулем.

По направлению счета: суммирующие; вычитающие; реверсивные.

По способу организации внутренних связей: с последовательным переносом; с параллельным переносом; с комбинированным переносом; кольцевые.

Для двоичного счетчика с Ксч=2 m , зная номера триггеров и состояния выходов Q, можно определить записанное в счетчик двоичное число

где m-номер триггера, 2 m-1 – вес m-ного разряда.

Введением дополнительных логических связей – обратных и прямых – двоичные счетчики могут быть обращены в недвоичные, для которых Ксч№2 m . Наибольшее распространение получили десятичные (декадные) счетчики, работающие с привычным Ксч=10. Десятичный счет осуществляется в двоично-десятичном коде (двоичный по коду счета, десятичный – по числу состояний).

Читайте так же:
Выгодно ли сейчас ставить счетчики

Десятичные счетчики организуются из четырехразрядных двоичных счетчиков. Избыточные шесть состояний исключаются введением дополнительных связей.

Возможны 2 варианта построения схем: а) счет циклически идет от 0000 до 1001 и б) исходным состоянием служит 01102=610 и счет происходит до 11112=1510. Первый вариант применяют чаще.

В суммирующем счетчике каждый входной импульс увеличивает число, записанное в счетчик, на 1. Как следует из таблицы, перенос информации из одного разряда в другой, более высокий, имеет место, когда происходит смена состояния с 1 на 0.

Вычитающий счетчик действует обратным образом: двоичное число, хранящееся в счетчике, с каждым поступающим импульсом уменьшается на 1. Переполнение вычитающего счетчика происходит после достижения им нулевого состояния. Перенос из младшего разряда в старший здесь имеет место при смене состояния младшего разряда с 0 на 1.

Отличие двоичного счетчика от десятичного

Микросхема
АГ1 — одновибратор
АГ3 — два одновибратора
АГ4 — два одновибратора с триггером Шмитта на входе
АГ5 — два одновибратора с перезапуском
АП2 — четырехразрядный драйвер с открытым коллектором
АП3, АП4, АП5 — два четырехразрядных драйвера с тремя состояниями
АП6 — 8-разрядный двунаправленный шинный транслятор
АП7 — 8-разрядный двунаправленный неинверсный драйвер с открытым коллектором
АП8 — 8-разрядный двунаправленный неинверсный драйвер с тремя состояниями
АП9 — 8-разрядный двунаправленный драйвер с 3 состояниями
АП10 — 8-разрядный двунаправленный приемо-передатчик с регистрами на обоих шинах
АП11 — формирователь импульсов реверсивного счета из квадратурной последовательности импульсов
АП12, АП13 — 8 инверсных(АП12) и неинверсных (АП13) драйверов с 3 состояниями
АП14, АП15 — 8 неинверсных(АП14) и инверсных (АП15) драйверов с 3 состояниями
АП16 — 8 двунаправленных драйверов с 3 состояниями
АП17 — 8-разрядный двунаправленный приемо-передатчик с регистрами на обоих шинах
ВА1 — 4-разрядный двунаправленный приемо-передатчик с лэтчами на обоих шинах
ВЖ1 — 16-разрядная схема контроля по коду Хэмминга
ГГ1 — два генератора, управляемых напряжением
ГГ2 — два генератора, управляемых напряжением
ГГ4 — кварцевый генератор с формирователем кода Джонсона, 4-фазный
ИВ1, ИВ2 — приоритетные кодеры 8 в 3
ИВ3 — приоритетный кодер 10 в 4
ИД1 — высоковольтный дешифратор управления газоразрядным индикатором
ИД3 — демультиплексор 4 в 16
ИД4, ИД5 — сдвоенные демультиплексоры 2 в 4 со стробом
ИД6 — демультиплексор 4 в 10
ИД7 — демультиплексор 3 в 8 со стробом и логикой
ИД8 — дешифратор для неполной матрицы светодиодов 7*5
ИД9 — дешифратор для матрицы светодиодов 7*4
ИД10 — полный дешифратор 2-10 кода в десятичный с открытым коллектором (15 В)
ИД11 — дешифратор 3 в 8 для управления шкалой с заполнением
ИД12 — дешифратор 3 в 8 для управления шкалой со сдвигом точки
ИД13 — дешифратор 3 в 8 для управления шкалой со сдвигом двух точек
ИД14 — 2 демультиплексора со 1 в 4 стробом
ИД15 — дешифратор для управления линейной светоизлучающей шкалой красного цвета
ИД16 — дешифратор для управления линейной светоизлучающей шкалой зеленого или желтого цвета
ИД17 — дешифратор состояний
ИД18 — декодер двоичного кода в семисегментный
ИД22 — дешифратор 4 в 10 с тремя состояниями и изменяемой полярностью выходов
ИД24 — полный дешифратор 2-10 в десятичный с открытым коллектором (30В)
ИЕ1 — декадный счетчик
ИЕ2 — 4-разрядный двоично-десятичный счетчик
ИЕ4 — счетчик-делитель на 12
ИЕ5 — 4-разрядный двоичный счетчик
ИЕ6, ИЕ7 — двоично-десятичный и десятичный счетчики
ИЕ8 — 6-разрядный делитель частоты с переменным коэффициентом деления
ИЕ9 — 4-разрядный десятичный синхронный счетчик
ИЕ10 — 4-разрядный двоичный синхронный счетчик
ИЕ11 — 4-разрядный десятичный синхронный счетчик
ИЕ12, ИЕ13 — двоично-десятичный и десятичный счетчики
ИЕ14, ИЕ15 — двоично-десятичный и десятичный счетчики
ИЕ16, ИЕ17 — двоично-десятичный и десятичный синхронные счетчики
ИЕ18 — 4-разрядный двоичный синхронный счетчик
ИЕ19 — два 4-разрядных двоичных счетчика
ИЕ20 — два 4-разрядных десятичных счетчика
ИЕ21 — 8-разрядный двоичный счетчик с входным регистром и двунаправленной шиной ввода/вывода
ИК1 — схема быстрого умножителя 2*4
ИК2 — АЛУ
ИК4 — 4-разрядный аккумулятор
ИМ1 — одноразрядный полный сумматор
ИМ2 — двухразрядный полный сумматор
ИМ3 — четырехразрядный полный сумматор
ИМ5 — два одноразрядных полных сумматора
ИМ6 — 4-разрядный полный сумматор с ускоренным переносом
ИМ7 — 4 последовательных сумматора/вычитателя
ИП2 — 8-разрядная схема контроля по четности
ИП3 — четырехразрядное АЛУ
ИП4 — схема быстрого переноса для АЛУ
ИП5 — 9-разрядная схема контроля по четности
ИП6, ИП7 — четырехразрядные двунаправленные драйвера
ИП8 — умножитель 2*4
ИП9 — 8-разрядный последовательный умножитель
ИП10 — 12-разрядная схема контроля четности
ИП12 — 4-разрядный двунаправленный приемопередатчик без инверсии и выходом с 3 состояниями
ИП13 — 4-разрядный двунаправленный приемопередатчик с инверсией и выходом с 3 состояниями
ИП14 — четырехразрядное АЛУ
ИП15 — кодек для Ethernet
ИР1 — 4-разрядный универсальный регистр
ИР8 — 8-разрядный сдвигающий регистр со сбросом с параллельным выходом
ИР9 — 8-разрядный сдвигающий регистр с параллельными входами
ИР10 — 8-разрядный сдвигающий регистр со сбросом с параллельной загрузкой и последовательным выходом
ИР11 — 4-разрядный универсальный регистр
ИР12 — 4-разрядный сдвигающий регистр с J-K входами
ИР13 — 8-разрядный универсальный регистр
ИР15 — 4-разрядный параллельный регистр с общим сбросом и выходом с тремя состояниями
ИР16 — 4-разрядный универсальный регистр с тремя состояниями
ИР17 — 12-разрядный регистр последовательного приближения
ИР18, ИР19 — 6 и 4 триггеров с общим тактированием
ИР20 — 4-разрядный параллельный регистр с селектором 2 в 1
ИР21 — 4-разрядный сдвигатель на 0,1,2,3 разряда с тремя состояниями
ИР22 — 8 лэтчей с тремя состояниями
ИР23 — 8 триггеров с тремя состояниями
ИР24 — 8-разрядный универсальный сдвиговый регистр с объединенными входами/выходами
ИР25 — 4-разрядный каскадируемый сдвигающий регистр с 3 состояниями
ИР26 — 4*4 регистровый файл с тремя состояниями
ИР27 — 8-разрядный регистр с разрешением записи
ИР28 — 8-разрядный последовательно-параллельный регистр
ИР29 — 8-разрядный универсальный регистр с тремя состояниями
ИР30 — 8-разрядный адресуемый лэтч
ИР31 — 24-разрядный последовательный регистр сдвига
ИР32 — 4*4 регистровый файл
ИР33, ИР37 — 8 лэтчей (триггеров) с тремя состояниями
ИР34, ИР38 — два 4-разрядных лэтча (триггера) с тремя состояниями и сбросом
ИР35 — 8 D-триггеров с общим тактированием и сбросом
ИР39 — регистр общего назначения с многоканальным доступом
ИР40 — 8-разрядный инверсный лэтч с 3 состояниями
ИР41 — 8-разрядный инверсный регистр с 3 состояниями
ИР42 — 4-разрядный сдвигатель на 0,1,2,3 разряда с тремя состояниями
ИР43 — 8-разрядный регистр
КП1 — Мультиплексор 16 в 1 со стробом и инверсией
КП2 — Сдвоенный мультиплексор 2 в 1 со стробом
КП5, КП7 — мультиплексор 8 в 1 с инверсией (со стробом)
КП11 — 4 мультиплексора 2 в 1 с 3 состояниями
КП12 — Сдвоенный мультиплексор 4 в 1 с 3 состояниями
КП13 — 4 мультиплексора 2 в 1 с памятью (триггер)
КП14 — 4 мультиплексора 2 в 1 с 3 состояниями и инверсией
КП15 — мультиплексор 8 в 1 с 3 состояниями, прямым и инверсным выходами
КП16 — 4 мультиплексора 2 в 1 со стробом
КП17 — сдвоенный инверсный мультиплексор 4 в 1 с 3 состояниями
КП18 — 4 мультиплексора 2 в 1 со стробом и инверсией
КП19 — сдвоенный мультиплексор 4 в 1, инвертирующий
КП20 — 4 мультиплексора 2 в 1 с памятью (триггер)
ПП4 — преобразователь двоичного кода в семисегментный
ПР6 — преобразователь двоично-десятичного кода в двоичный
ПР7 — преобразователь двоичного кода в двоично- десятичный
ПЦ1 — программируемый делитель частоты/таймер
РЕ3 — ППЗУ с однократным программированием 32*8
РЕ4 — ПЗУ-знакогенератор 2К*8
РП1 — 16-битовое регистровое ЗУ (4*4)
РП3 — 16-битовый регистровый файл с 3 состояниями
РУ2, РУ8, РУ9 — ОЗУ на 64 бит с произвольной выборкой
РУ5 — ОЗУ 256*1
РУ7 — ОЗУ 1024*1
РУ10 — FIFO 16*5 бит
РУ11 — ОЗУ 16*4 с 3 состояниями
СП1 — 4-разрядный цифровой компаратор
СП2 — 8-разрядный цифровой компаратор
ТВ1 — J-K триггер с логикой 3И на входе
ТВ6 — два J-K триггера со сбросом
ТВ9-ТВ11 — два J-K триггера
ТВ15 — два J-K триггера
ТМ2 — два D-триггера
ТМ5, ТМ7 — два сдвоенных лэтча
ТМ8, ТМ9 — четыре (шесть) D-триггеров с общим сбросом и тактированием
ТМ10 — четыре D-лэтча с прямыми и инверсными выходами
ТР2 — четыре R-S-триггера
ХЛ1 — многофункциональный элемент для ЭВМ
ХП1 — частотно-фазовый дискриминатор

Читайте так же:
У меня два счетчика

Вы, наверное, много раз попадали в следующую ситуацию: Вам нужно применить в своей разработке, скажем, 8-разрядный регистр. После долгих поисков Вам удается добыть соответствующие микросхемы и паспорт завода изготовителя к ним. И вот тут-то Вы обнаруживаете, что из паспорта невозможно определить- регистр ли Вам удалось добыть или же лэтч, с выходом на три состояния он, или со стробированием тактового входа, по какому фронту производится запись в регистр и т.п. Изучив паспорт тщательнее, вы узнаете сколько лет эти микросхемы могут храниться в складских условиях и при какой влажности. В зависимости от фантазии предприятия-изготовителя, в паспорте на микросхему можно найти еще много занимательной информации, но лишь немногие изготовители позволяют себе поместить в паспорт таблицу функций, а некоторые заводы умудряются обойтись всего двумя параметрами: током потребления и какой-то максимальной задержкой.
Если же Вы попытаетесь воспользоваться одним из справочников государственных издательств, в которых информации содержится как правило несколько больше, чем в паспортах на микросхемы, то в самое неподходящее время (например, после изготовления макета) вы столкнетесь с ошибками, опечатками и другими их недостатками. Поскольку эти справочники в процессе подготовки к печати проходят через массу людей не имеющих никакого отношения к электронике, то ошибки в них являются правилом, а не исключением. Кроме этого, подавляющее большинство справочников устаревает к моменту выхода в печать, а также несут недостаточную информацию о микросхемах.
Если Вам повезет и Вы сможете добыть ведомственный справочник, то и в этом случае у Вас останется масса проблем- эти тома содержат очень много информации о времени хранения микросхем и условиях такого хранения и в тоже время содержат неполную информацию о микросхемах, вызванную тем простым фактом, что изготовители не заинтересованы в лишней информации о своих изделиях. Кроме этого, информация в ведомственных изданиях появляется часто через несколько лет после начала серийного выпуска микросхемы.
Если Вы хотите иметь компактный, полный и удобный справочник по широко распространенному семейству стандартных ТТЛ микросхем, то вот то что Вам нужно.
Этот справочник базируется на том простом факте, что заводы изготовители вынуждены изготавливать ТТЛ микросхемы функционально идентичные соответствующим мировым аналогам, а поэтому все параметры микросхемы, даже не гарантируемые отечественным изготовителем, автоматически оказываются практически идентичными параметрам других изготовителей. Исходя из этого, можно пользоваться справочниками западных изготовителей для тех отечественных микросхем, которые имеют соответствующие аналоги. Строго говоря, этот справочник и является справочником по зарубежным микросхемам, но адаптированным под соответствующие отечественные аналоги.
Впервые этот справочник был составлен в начале 80-х годов и с тех пор много лет пополняется. Благодаря хранению справочника в ЭВМ, удавалось избежать появления новых опечаток и исправлять имеющиеся, чему способствовало взаимодействие с коллективом разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, использовавших этот справочник все эти годы. Взаимодействие с непосредственными пользователями справочника позволило отработать наиболее удобную форму представления справочных данных, что, как мы надеемся, оцените по достоинству и Вы.
Для полноты охвата, в справочник включены также и микросхемы не имеющие западного аналога. Для таких ТТЛ-микросхем приведены, естественно, данные из отечественных источников.

Читайте так же:
Счетчик меркурий 202 описание

Справочник описывает микросхемы ТТЛ серий 130, 131, 133, 155, 533, 555, 530, 531, 1530, 1531, 1533. Из стандартных ТТЛ серий, в справочник не включены параметры микросхем серий 136/К158 и 134, которые морально устарели, не пополняются новыми разработками и сейчас практически не применяются. Кроме этого в справочник не включены серии 1564 и 1554/КР1554, которые являются совместимыми с ТТЛ-микросхемами стандартных серий, но имеют технологию изготовления КМОП. Эти микросхемы описываются в отдельном справочнике.

При составлении справочника широко использовались стандартные сокращения и обозначения, распространенные среди западных изготовителей микросхем. Так например, L- означает низкий потенциал (логический нуль при положительной логике), H- высокий потенциал и X- безразлично L или H. Qa=L означает, что соответствующий выход имеет на выходе низкий потенциал.

Для сокращения объема справочника было использовано два приема.
1. Параметры простой логики приведены в табличной форме. Это резко сократило объем занимаемого ей места, позволяет легко сопоставлять параметры аналогичных микросхем. Практически вся простая логика различается только логической функцией, цоколевкой, током потребления и задержкой распространения. Входные и выходные характеристики практически для всех микросхем идентичны. Поэтому они приведены для всех микросхем. Для той логики, которая имеет выделенные параметры, они приводятся в отдельной таблице- таблице исключений.
2. Для сокращения информации в разделе микросхем средней интеграции (СИС), был применен следующий прием- те параметры которые справедливы для большинства СИС (в основном входные и выходные токи и напряжения) приведены в начале раздела и не приводятся в параметрах соответствующей микросхемы.
Большинство параметров приводятся через одну-две черточки. В первом случае приводятся значения величины минимальное и максимальное. Если присутствуют две черточки, значит приводятся значения минимальное — типовое — максимальное.

В начале каждого раздела приведена номенклатура микросхем данного раздела, краткая аннотация, список серий в которых она уже присутствует в отечественной литературе, ссылки на цоколевку и страницу с описанием (для СИС). Если здесь присутствует пробел, вопросительный знак или прочерк, это означает что данного параметра нет или он не известен.

Для того чтобы справочник медленнее старел, в него включались параметры всех семейств, когда в стране осваивалась микросхема хотя бы из одной серии. Благодаря табличной форме представления, эта информация практически не увеличила объема справочника. Если Вас интересует информация о сериях, в которых данная микросхема производится отечественной промышленностью, посмотрите номенклатурный список микросхем в начале раздела.

Небольшое примечание. Даже западные производители по мере усовершенствования технологии изготовления микросхем пересматривали их параметры и гарантировали более высокие характеристики. Это же относится и к отечественным производителям. Поэтому в справочнике приведены параметры как для западной микросхемы (преимущественно из старых каталогов), так и для отечественной микросхемы (по возможности самые свежие данные). Вы можете сравнить соответствие и, учитывая разницу, можете пользоваться параметрами западных микросхем.

Недвоичные счетчики с обратной связью

Если посмотреть на временные диаграммы сигналов на выходах двоичного счетчика, приведенные на рис. 8.32 и 8.35, то можно увидеть, что частота сигналов на его выходах будет уменьшаться в два раза по отношению к предыдущему выходу. Это позволяет использовать счетчики в качестве цифровых делителей частоты входного сигнала. Цифровые делители частоты используются в устройствах формирования высокостабильных генераторов частоты (синтезаторов частот).

Сформированные частоты могут быть использованы либо для синхронизации различных цифровых устройств (в том числе и микропроцессоров) либо в качестве высокостабильных генераторов опорных частот в радиоприемных и радиопередающих устройствах.

При использовании цифровых счетчиков в качестве устройств формирования опорных частот часто требуется обеспечить коэффициент деления частоты, отличающийся от степени числа 2. В этом случае требуется счетчик с недвоичным коэффициентом счета.

Еще одна ситуация, когда могут потребоваться недвоичные счетчики, возникает при отображении информации, записанной в счетчике. Человек, который работает с электронной техникой, привык работать с десятичной системой счисления, поэтому возникает необходимость отображать хранящееся в счетчике число в десятичном виде. Это сделать намного проще, если и счет входных импульсов вести сразу в десятичном или двоично-десятичном коде, иначе для индикации потребуется перекодировать информацию из двоичного кода в двоично-десятичный. Такая ситуация встречается при построении измерителей длительности импульсов или частотомеров.

Читайте так же:
Как сделать так чтобы счетчик назад крутил

Построить недвоичный счетчик можно из двоичного за счет исключения лишних комбинаций нулей и единиц. Эта операция может быть осуществлена при помощи обратной связи, заведено на вход обнуления состояния счетчика R. Для реализации недвоичного счетчика при помощи дешифратора определяется внутреннее состояние счетчика, соответствующее требуемому коэффициенту счета. Сигнал с выхода дешифратора обнуляет содержимое двоичного счетчика.

Обратите внимание, что эти рассуждения справедливы для суммирующего двоичного счетчика. При использовании вычитающего счетчика необходимо декодировать число, равное отрицательному значению коэффициента счета. Такой счетчик обычно используется в качестве делителя частоты. В качестве примера реализации описанной идеи реализации недвоичного счетчика, рассмотрим схему двоично-десятичного счетчика, приведенную на рис. 8.41.

Рис. 8.41.Схема десятичного счетчика

В рассматриваемой схеме дешифратор построен на двухвходовом логическом элементе "2И", входящем в состав микросхемы двоичного счетчика K155ИЕ5. Дешифратор декодирует число 1010, соответствующее числу 10102 в двоичной системе счисления.

В соответствии с принципами построения схем по произвольной таблице истинности, для построения дешифратора требуется еще два инвертора, подключенных к выходам 1 и 4, однако после сброса счетчика числа, большие 1010 никогда не смогут появиться на выходах микросхемы. В результате схема дешифратора упрощается и вместо четырехвходового элемента "4И" можно обойтись двухвходовым. Инверторы в таком дешифраторе тоже оказываются лишними.

Приведем в качестве еще одного примера недвоичного счетчика схему делителя частоты на 1000. При разработке делителя частоты, прежде всего, определим, сколько потребуется микросхем двоичных счетчиков. Для этого определим степень числа 2, при которой число M = 2 n будет больше требуемого числа 1000.

Получаем число десять. При возведении основания системы счисления 2 в 10 степень получится число 1024. Оно, естественно, больше числа 1000, а значит, при использовании для построения делителя частоты счетных триггеров, достаточно будет десяти триггеров, однако обычно для построения делителей частоты используют готовые двоичные счетчики, поэтому определим необходимое количество микросхем двоичных счетчиков. При использовании четырехразрядных двоичных счетчиков достаточно будет трех микросхем, так как в трех микросхемах будет 3 × 4= 12 триггеров, что заведомо больше минимального числа триггеров.

Следующим этапом построения делителя частоты будет перевод коэффициента деления 1000 в двоичное представление. Десятичное число 100010 в двоичном виде будет выглядеть как 0011 1110 10002. В этом числе шесть единиц, поэтому для построения дешифратора будет достаточно шестивходового логического элемента "6И", однако такие микросхемы не выпускаются, поэтому воспользуемся доступной микросхемой "8И-НЕ". Неиспользуемые входы этой микросхемы подключим к питанию. Теперь они мешать работе схемы делителя частоты не будут. Ненужную нам инверсию сигнала скомпенсируем дополнительным инвертором. Получившаяся схема делителя частоты с коэффициентом деления 1000 приведена на рис. 8.42.

Рис.8.42.Схема делителя на 1000, построенного на основе трех двоичных счетчиков

При использовании счетчиков в составе синтезаторов частот может потребоваться формирование определенного диапазона частот. В этом случае делитель, построенный на недвоичном счетчике, должен обладать возможностью изменения коэффициента деления.

Такие делители частоты получили название делителей с переменным коэффициентом деления (ДПКД). При использовании обратной связи для реализации ДПКД потребуется полный дешифратор и переключатели его выходов на вход сброса счетчика. Схема делителя частоты при этом получается сложной, а управление таким делителем неудобным.

Пример двухразрядного делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД), построенного на двух микросхемах десятичных счетчиков приведен на рис. 8.43. Обратите внимание, что для удобного управления таким синтезатором частоты использованы десятичные счетчики. Использование десятичных счетчиков позволяет выставлять необходимую частоту непосредственно в десятичном виде. Значение формируемой таким делителем частоты можно нанести на корпусе прибора над клювиками переключателей или отображать набираемую частоту на десятичных индикаторах.

Рис. 8.43.Схема делителя с переменным коэффициентом деления с максимальным коэффициентом деления 100

В качестве определенного недостатка такого делителя частоты можно отметить очень маленькую длительность выходных импульсов. Если требуется сформировать строго симметричное колебание, то на выходе подобного делителя необходимо дополнительно поставить одноразрядный двоичный делитель частоты, выполненный на T‑триггере. В этом случае на выходе делителя будет формироваться "меандр" с очень высокой точностью.

Недвоичные счетчики с предварительной связью

В счетчиках с обратной связью исключаются последние состояния двоичного счетчика. Можно поступить по-другому. Начать с последнего состояния счетчика и, воспользовавшись вычитающим счетчиком, определить нулевое состояние счетчика. Это состояние очень просто можно обнаружить при помощи логического элемента "И". В данной схеме начинать счет необходимо с числа, которое будет определять коэффициент деления делителя, построенного на таком счетчике.

При построении счетчика по таким принципам необходимо иметь возможность предварительной записи двоичного (или недвоичного) числа в счетчик. При предварительной записи счетчик должен вести себя как параллельный регистр. Опять нам потребуется, как и при построении универсального регистра, коммутатор логических сигналов.

Читайте так же:
Сброс счетчика отработки epson p50

Напомним, что в качестве коммутатора вполне успешно используется логический элемент "2И-2ИЛИ", главное обеспечить подачу на элементы "И" противофазных сигналов. Это условие нам обеспечивает инвертор.

Одна из схем счетчика, с возможностью параллельной записи двоичных кодов во внутренние триггеры счетчика, приведена на рис. 8.44. В этой схеме вход C предназначен для подачи тактовых импульсов. Его еще называют "–1", так как при подаче на этот вход импульсов, содержимое счетчика уменьшается на единицу. Входы D0 … D3 предназначены для записи произвольного двоичного числа в счетчик. Запись производится по сигналу, подаваемому на вход параллельной записи PE.

Рис. 8.44.Схема счетчика с возможностью параллельной записи

На первый взгляд приведенная схема достаточно сложна. Однако если ее проанализировать, то можно увидеть, что схема состоит из совершенно одинаковых узлов. Информационные входы D‑триггеров могут быть подключены либо к входу параллельной записи, либо к инверсному выходу предыдущего триггера. Так как в схеме применено четыре триггера, то для коммутации источников сигналов на их входы требуется четыре мультиплексора.

Источники сигналов на тактовых входах триггеров переключаются при помощи точно такой же коммутирующей схемы. Входы триггеров в зависимости от управляющего сигнала PE подключены либо к выходу предыдущего триггера, либо к цепи синхронизации.

Особо следует остановиться на реализации возможности наращивания разрядности счетчиков. При работе счетчика, как это уже обсуждалось, требуется определять нулевое состояние счетчика. Это легко можно реализовать при помощи четырехвходовой схемы "4ИЛИ". Однако если необходимо учитывать состояние предыдущих счетчиков, то следует соединить счетный вход счетчика с пятым входом схемы обнаружения нулевого состояния счетчика, как это показано на рис. 8.44.

Условно-графическое обозначение двоичного счетчика с возможностью параллельной записи состояния счетчика приведено на рис. 8.45.

Рис. 8.45.Условно-графическое обозначение счетчика с возможностью параллельной записи

Ну а теперь, точно так же как и в предыдущем примере, попробуем реализовать делитель частоты с коэффициентом деления 1000. Вспомним, что при разработке делителя частоты сначала определяется количество микросхем двоичных счетчиков. Для этого определим степень числа 2, при которой число M=2 n будет больше требуемого числа 1000.

Получаем число десять. При возведении основания системы счисления 2 в 10 степень получится число 1024. При использовании четырехразрядных двоичных счетчиков достаточно будет трех микросхем, так как в трех микросхемах будет 3*4=12 триггеров, что заведомо больше минимально необходимого числа триггеров.

Следующим этапом построения делителя частоты будет перевод коэффициента деления 1000 в двоичное представление. Перевод чисел между системами счисления мы рассматривали в предыдущих главах. Десятичное число 100010 в двоичном виде будет выглядеть как 0011 1110 10002. Как мы уже говорили, с этого числа должен начинаться счет вычитающего счетчика.

Схема делителя частоты с коэффициентом деления, равным 1000 приведена на рис. 8.46. В этой схеме первая микросхема является младшей, поэтому в нее загружается младшая тетрада числа предварительной записи 100010, равная 10002. В следующую микросхему загружается число 11102 , а в последнюю микросхему – 00112.

Рис. 8.46.Схема делителя на 1000, построенного на основе трех двоичных счетчиков с предварительной записью

Для определения нулевого состояния триггеров счетчика служит выход <0. Для этого внутри микросхемы расположен логический элемент "5ИЛИ". Чтобы определить обнулились ли все три микросхемы, в схеме на рис. 8.41 счетные входы микросхем "–1" соединяются с входом переноса предыдущей микросхемы. Как только такое состояние обнаруживается, сигнал поступает на входы параллельной записи PE, и в счетчик снова записывается число 100010. В результате работы приведенной схемы на выходе делителя импульс возникает один раз после подачи на его вход тысячи импульсов.

Обратите внимание, что на этот раз коэффициент деления определяется не принципиальной схемой делителя, а задается кодом двоичного числа, подаваемого на вход параллельной записи счетчиков. В результате процесс изменения коэффициента деления счетчика значительно упрощается. Для изменения частоты на выходе делителя достаточно просто подать нужное число на входы управления. Схема самого делителя, в отличие от схемы недвоичного счетчика с обратной связью, при этом не меняется.

Для построения делителя с переменным коэффициентом деления мы использовали вычитающий счетчик. Можно такую же схему построит на суммирующем счетчике, однако для записи коэффициента деления в этом случае придется воспользоваться отрицательным числом в дополнительном коде. Для того чтобы получить отрицательное число в этом коде, необходимо положительное двоичное число проинвертировать и прибавить единицу. Например, для реализации коэффициента деления 1000 возьмем его двоичный эквивалент 0011 1110 10002. После инвертирования получим число 1100 0001 01112. Окончательный результат будет равен 1100 0001 10002.

Для десятиразрядного двоичного кода это число будет равно десятичному эквиваленту 2410. Действительно, если в счетчике с коэффициентом 2 10 =1024 начать считать от числа 24, то ровно через 100010 импульсов счетчик переполнится и его состояние станет равным нулю.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector