Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Счетчик двоичный схема к155ие2

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Асинхронный счетчик

Микросхема К155ИЕ2 — четырехразрядный десятичный асинхронный счетчик пульсаций . Он служит делителем входной частоты в 2 раза. [16]

Основной отличительной особенностью асинхронного счетчика является зависимость длительности переходного процесса в счетчике от его разрядности, что, естественно, накладывает определенные ограничения на величину максимальной частоты поступления входных сигналов ХСч — С ростом разрядности счетчика необходимо понижать частоту его работы с тем, чтобы избежать искажения информации при счете. Так как каждый / / ( — триггер обладает конечной величиной времени задержки сигнала, то с ростом разрядности счетчика п будет возрастать величина задержки поступления сигнала на вход С некоторого / — го разряда относительно времени поступления входного сигнала Хсч на вход С младшего разряда счетчика. Работа такого счетчика на дешифрирующие схемы затруднительна, так как во избежание ложного срабатывания дешифратора управляющий сигнал Дешифрация должен отстоять по времени от момента поступления очередного входного считываемого сигнала Ясч на время, равное ( или большее) максимальному времени переходного процесса для всего счетчика. [17]

Основной отличительной особенностью асинхронного счетчика является зависимость длительности переходного процесса в счетчике от его разрядности, что, естественно, накладывает определенные ограничения на величину максимальной частоты поступления входных сигналов Асч. С ростом разрядности счетчика необходимо понижать частоту его работы с тем, чтобы избежать искажения информации при счете. Так как каждый / / ( — триггер обладает конечной величиной времени задержки сигнала, то с ростом разрядности счетчика п будет возрастать величина задержки поступления сигнала на вход С некоторого / — го разряда относительно времени поступления входного сигнала Хсч на вход С младшего разряда счетчика. Работа такого счетчика на дешифрирующие схемы затруднительна, так как во избежание ложного срабатывания дешифратора управляющий сигнал Дешифрация должен отстоять по времени от момента поступления очередного входного считываемого сигнала Хсч на время, равное ( или большее) максимальному времени переходного процесса для всего счетчика. [18]

Общие принципы построения асинхронных счетчиков были рассмотрены в § 4.6. В интегральном исполнении выпускаются только счетчики с импульсным воздействием счетных сигналов на триггеры, из которых он построен. [19]

При построении вычитающего асинхронного счетчика на Ж — тригтерах необходимо соединить инверсный выход предыдущего триггера со входом С последующего триггера. [20]

В связи с этим асинхронные счетчики в ПКЧ допустимо применять только при относительно низкой входной частоте f0 и при небольшом количестве разрядов числа А. [21]

Аналогично можно производить синтез асинхронных счетчиков , работающих в других двоично-десятичных кодах. [22]

На рис. 8.56 показана схема четырехразрядного асинхронного счетчика и даны его временные диаграммы. Эта схема представляет собой счетчик-делитель на 16: на выходе последнего триггера формируются прямоугольные импульсы, следующие с частотой, равной 1 / 16 частоты входного тактового сигнала. Схема называется счетчиком, поскольку информация, присутствующая на четырех входах Q, может рассматриваться как 4-разрядное двоичное число, которое изменяется от 0 до 15, увеличиваясь на единицу с каждым входным импульсом. [23]

В ПКЧ возможно применение также и асинхронных счетчиков . Однако в этом случае задержки в срабатывании триггеров, удаленных от входа счетчика, могут привести к сбоям в работе ПКЧ, проявляющимся в частичном совпадении импульсов частотных компонент, получаемых с различных триггеров. [24]

Простота схемы является самым существенным преимуществом асинхронных счетчиков . [25]

Микросхема К531ИЕ14 ( рис. 1.72) — декадный асинхронный счетчик пульсаций . [27]

По скорости эти счетчики имеют преимущество перед асинхронными счетчиками со сквозным переносом ( R. [28]

Читайте так же:
Метрика не видит свой счетчик

Минимальный интервал Тсч между счетными импульсами в асинхронном счетчике определяется разрешающим временем триггера младшего разряда. Однако следует при этом учитывать, что код, соответствующий числу поступивших импульсов, устанавливается на счетчике с запаздыванием, после того как завершится процесс переключения триггеров. [30]

Микросхемы счётчиков К155ИЕ2, К155ИЕ4 и К155ИЕ5,

УГО которых приведены на рисунке 64 а, б, в представляют собой счётчики с последовательно-параллельным переносом, структурные схемы которых подобны схеме, приведённой на рисунке 63.

Рисунок 64 Микросхемы счётчиков К155ИЕ2, К155ИЕ4 и К155ИЕ5

Структурные схемы счётчиков содержат по 4-е JK-триггера в счётном режиме. Первый триггер имеет отдельный вход C1 и прямой выход — 1, три оставшиеся триггера соединены между собой так, что образуют параллельные счётчики с коэффициентами счёта равными 5 (К15ИЕ2), 6 (К155ИЕ4) и 8 (К1ИЕ5).

При соединении выхода первого триггера со входом C2 цепочки из 3-х триггеров образуются счётчики с коэффициентами счёта 10, 12 и 16 соответственно.

Микросхемы имеют по два входа R, объединённые по «И». Микросхема К155ИЕ2 имеет кроме того входы установки в состояние 9, при котором первый и последний разряды устанавливаются в «1», а остальные в «0», то есть 10012=9.

Наличие входов установки, например, в «0», позволяет строить делители частоты (счётчики) с различными коэффициентами деления (счёта) в пределах 2–16 без использования дополнительных логических элементов.

На рисунке 61,г показано преобразование счётчика, имеющего KСЧ=12, в десятичный.

До прихода 10-го импульса схема работает как делитель частоты на 12. Десятый импульс переводит триггеры МС в состояние, при котором на выходах 4 и 6 МС формируются лог. «1».

Эти уровни, поступая на входы R, объединённые по «И», переводят МС в состояние «0»; в результате чего KСЧ (KДЕЛ) становится равным 10.

Реверсивные счётчики К155ИЕ6 и К155ИЕ7 (Рисунок 65)

Прямой счёт осуществляется при подаче отрицательных импульсов на вход +1, при этом на входах –1 и C должна быть лог. «1», а на входе R — лог. «0». Переключение триггеров происходит по спадам входных импульсов.

Рисунок 65 Реверсивные счётчики К155ИЕ6 а) и К15ИЕ7 б).

Уровни на выходах 1–2–4–8 соответствуют состоянию счёта в данный момент времени.

Отрицательный импульс на выходе ≥9 (≥15) формируется одновременно с 10 (или 16) импульсом на входе +1. Этот импульс может подаваться на вход +1 следующей МС многоразрядного счётчика. При обратном счёте входные импульсы подаются на вход –1, выходные импульсы снимаются с выхода ≤0.

Счётчик-делитель частоты с переменным коэффициентом деления К155ИЕ8 (Рисунок 66).

Микросхема содержит 6-разрядный двоичный счётчик, элементы совпадения и элемент собирания. Элементы совпадения блокируют прохождение импульсов, не совпадающих с запрограммированным кодом, а элемент собирания позволяет передавать на выход только выделенные импульсы.

Рисунок 66 Счётчик – делитель частоты К155ИЕ8

В результате средняя частота выходных импульсов может изменяться от 1/64 до 63/64 частоты входных импульсов.

Число импульсов на выходе за период счёта (до 64) подсчитывается по формуле: N=32·x32+16·x16+8·x8+4·x4+2·x2+1·x1, где x1–x32 принимают значения соответственно 0 или 1 в зависимости от того подан или нет уровень лог. «1» на соответствующий вход.

Счетчик двоичный схема к155ие2

Со счетчиками нам приходится сталкиваться чуть ли не на каждом шагу. С их помощью считают электроэнергию, время, километры, объемы текущих жидкостей и газов. И неудивительно, что эти приборы так широко применяются и в радиоэлектронной аппаратуре: в микрокалькуляторах, электронных часах, измерительных приборах, игровых автоматах, устройствах управления, телефонии, промышленной и бытовой автома-тике. И уж совсем невозможно предста-вить себе без счетчиков современную ЭВМ.

Читайте так же:
Счетчик водомерный диаметром 40

ЭВМ ведет обработку информации на своем машинном языке, состоящем из различных комбинаций двоичных цифр. Какое бы сообщение мы ни передали машине — будь то данные об урожайности на полях или сведения о погоде, очередной шахматный ход или даже стихотворная строчка, — оно будет представлено (закодировано) в виде двоичных чисел. А непрерывный их подсчет ведут двоичные счетчики.

Функциональное назначение двоичного счетчика рассмотрим на примере работы такого важного узла вычислительной машины, как счетчик команд. При решении поставленной задачи компьютер выполняет заданную оператором программу, то есть строго определенную последовательность команд, хранимых в памяти. За порядок их прохождения и отвечает счетчик команд. Поскольку за очередными командами обращаются к памяти по адресам, то длятого, чтобы начать выполнение программы, в счетчик загружают адрес первойкоманды. Вторая команда располагается в памяти следующей по порядку, тоесть ее адрес на единицу больше. Значит, чтобы сформировать адрес второй команды, к содержимому счетчика нужно прибавить 1 и по этому новому адресу обратиться в память для считывания второй команды. Так каждый раз после выполнения очередной команды счетчик прибавляет единицу к своему содержимому и выдает на адресную шину закодированное в двоичной системе «месторасположение» последующей команды в недрах памяти.

Из этого примера ясно, какие функции должен выполнять двоичный счетчик: во-первых, все время «помнить» очередное число, которое он сосчитал, то есть содержать в себе регистр (последовательный ряд триггеров); во-вторых, эти триггеры должны быть так связаны между собой, чтобы каждый счетный импульс, поступающий на вход счетчика, увеличивал записанный в регистр код на единицу.

Предположим, в 4-разрядном счетчике все четыре последовательно связанных между собой триггера находятся в нулевом состоянии. Значит, записано число 0000. Теперь на триггер младшего разряда поступает счетный импульс и опрокидывает его в единичное состояние. На счетчике появится новое число 0001. Следующий счетный импульс переводит триггер, находящийся в единичном состоянии, в исходное (нулевое) положение. Возникающий при этом перепад напряжения воздействует на второй триггер и переключает его в состояние логической 1 — число на счетчике становится 0010. Третий счетный импульс изменит состояние только младшего триггера — запишется число ООН. Четвертый счетный импульс переводит младший триггер в нулевое состояние, что вызовет опрокидывание следующего триггера также в 0, а третьего триггера — в 1. Теперь на счетчике будет число 0100. Процесс возрастания числа в счетчике происходит до тех пор, пока во всех разрядах не установятся единицы (максимальное число в 4-разрядном счетчике — 15). Действие последующего (шестнадцатого) счетного импульса «обнуляет» содержимое устройства.

Обычно в ЭВМ применяются счетчики большей разрядности, например 16-разрядные. В таком устройстве счет может вестись до 64 896. Значит, с помощью такого счетчика возможно обращение к памяти по 64 тысячам адресов. Если предположить, что каждая ячейка памяти, имеющая самостоятельный адрес, состоит из восьми разрядов, то в нашем примере обеспечивается адресация памяти объемом до 64 килобайт. Один байт как раз и составляет емкость 8-разрядной информационной ячейки.

Часто возникает ситуация, когда какая-то величина постоянно убывает, а нам необходимо знать, каков в данный момент остаток. Возьмем, к примеру, электронные игровые автоматы. Включаем пульт, и сразу же счетчик времени начинает считать на убыль, пока не исчерпаются все отведенные минуты и на индикаторе не высветится 0. Подобные счетчики, способные работать в обратную сторону, то есть на вычитание, называются реверсивными. Часто реверсивные счетчики работают и на вычитание, и на сложение.

Читайте так же:
Счетчик для топливораздаточной колонки

Есть счетчики, которые оперируют в привычной для нас десятичной системе счисления. Каждый десятичный разряд такого счетчика состоит из четырех двоичных разрядов. Если счет начинается с нуля, подобная четырехразрядная группа будет заполнена единицами после пятнадцати импульсов, а шестнадцатый «обнулит» все четыре разряда. При этом перепад напряжения, возникающий на выходе младшей 4-разрядной группы, воздействует на вход аналогичной старшей и устанавливает в ней единицу (числовой код будет иметь вид 0001.0000). Путем изменений взаимных связей у триггеров, входящих в состав 4-разрядной группы, уже десятый счетный импульс «обнуляет» все триггеры и вызывает перенос единицы в старший десятичный разряд. Таким образом, у десятичного счетчика младшая’ 4-разрядная группа триггеров ведет счет до 1001 — через дешифратор эта комбинация преобразуется в цифру 9, а затем после прихода следующего импульса возникает число 10 и т. д.

Нетрудно заметить, что счетчик, принимая на вход импульсы некоторой частоты, выдает с выхода последнего разряда сигналы более низкой повторяемости, то есть, по существу, является делителем частоты. Отсюда легко догадаться: десятичный счетчик не что иное, как делитель на 10, а каждый разряд двоичного счетчика делит частоту на 2. По такому же принципу строят делители на 4, 8 или 16. С использованием специальных межтриггерных связей конструируют делители на 3, 5, 6, 7, 9 и т. д. Существуют также устройства с переменным коэффициентом деления и программируемые.

В технической и справочной литературе встречается параметр «модуль счета», обозначающий коэффициент пересчета или число устойчивых состояний счетчика. Например, счетчик по модулю 16 отсчитывает 16 импульсов и переходит в исходное состояние, а одноразрядный двоичный счетчик способен принимать только два устойчивых состояния — это счетчик по модулю 2.

Радиолюбителям, интересующимся цифровой техникой, предлагаем познакомиться с различными типами счетчиков, выполненных методом интегральной технологии. Особое внимание обращено на микросхемы перспективных серий.

Счетчики серии К155 изготавливаются на основе транзисторно-транзисторной логики, надежной, хорошо освоенной технологии, и выпускаются в пластмассовых корпусах, что позволило стать этим приборам наиболее массовыми и дешевыми. Они обладают достаточно высоким быстродействием, но при этом потребляют большой ток. Последнее обстоятельство позволяет использовать микросхемы данной серии в основном в аппаратуре с сетевым питанием.

Двоично-десятичный счетчик К155ИЕ2 состоит из четырех триггеров, каждый из которых имеет внешний выход (Ql-Q8). Если начинать счете нуля, на два входа R0 установки 0, соединенные по схеме И, подают высокие уровни напряжения, соответствующие логической 1. При этом хотя бы на один из двух входов R9 установки числа 9, также соединенных по схеме И, необходимо подать низкий уровень напряжения (логический 0). Тогда счетчик будет «обнулен» и последовательный счет импульсов заблокирован. Чтобы восстановить естественную для этой микросхемы функцию счета, нужно установить на обоих входах R0 низкие логические уровни напряжения.

При использовании микросхемы в режиме счета вывод Q1 соединяют с входом С2. Тогда вход С1 является счетным — на него подают счетные импульсы. Если счетчик «обнулен», то есть на его выводах Q8, Q4, Q2, Q1 число равно 0000, то первый счетный импульс изменит выходное число на 0001, второй вызовет на выходе 0010, третий установит ООП и так далее, пока десятый импульс вновь «обнулит» счетчик, и дальнейшее наращивание числа продолжится в том же порядке. Таким образом, данный счетчик может принимать десять дискретных состояний от 0 до 9. Причем каждому из этих состояний соответствует число в двоичном коде. Поэтому счетчик такого типа называется двоично-десятичным.

Читайте так же:
Счетчики импульсов с параллельным переносом

Данная микросхема может работать к o в других режимах, например, как делитель на 10. В этом случае выход Q4 объединяют со входом С1, а входные импульсы подают на вывод С2. Выходной сигнал снимается с вывода Q1.

Если нужен делитель на 2 или на 5, то снова можно воспользоваться этой микросхемой. Причем никаких внешних соединений в этом случае не делают. Для деления на 2 входные импульсы подают на вывод С1, а результирующий сигнал снимают с выхода Q1.

Чтобы осуществить операцию деления на 5, в качестве входа используют вывод С2, а выхода — Q4.

Счетчик импульсов с динамической индикацией

Цифровые счетчики импульсов получили широкое распространение при конструировании цифровых измерительных приборов, дисплеев, электронных часов, электронных игр и т. д.

Предлагаемое устройство представляет собой 4-разрядный счетчик импульсов, работающий по методу динамической индикации, когда один и тот же дешифратор с транзисторными ключами используется для дешифрации состояний четырех декадных счетчиков и для управления четырьмя газоразрядными индикаторами.

Использование метода динамической индикации позволяет применять один и тот же узел счетчика (как правило — дешифратор) для работы в нескольких разрядах счетчика. Это дает возможность уменьшить число используемых элементов. Метод динамической индикации удобен и тогда, когда индикаторные лампы должны находиться на удалении от самого устройства: в этом случае за счет использования динамической индикации сократится число жил в соединительном кабеле. На рис. 130 показана принципиальная схема счетчика, а на рис. 131 — схема включения индикаторов, входных цепей и цепей питания.

На микросхемах DD1-DD4 собраны декадные счетчики, соединенные последовательно друг с другом. Напомним, что микросхема К155ИЕ2 состоит из триггера со счетным входом С1 и счетчика с коэффициентом пересчета 5 со входом С2. Если выход триггера соединить со входом счетчика (т. е. соединить выводы 12 и 1 микросхемы), получится последовательный двоично-десятичный счетчик, работающий в коде 1-2-4-8. Временные эпюры напряжений такого счетчика показаны на рис. 132. Триггеры счетчиков устанавливают в состояние 0, одновременно подавая напряжение высокого

уровня на входы &R0. Полярность входных счетных импульсов, подаваемых на входы С1 и С2, положительная. Триггеры переключаются спадом входных импульсов. Максимальная частота импульсов, подаваемых на вход счетчика, составляет 10 МГц. Выходное сопротивление устройства, к которому может быть подключен вход 4-разрядного счетчика, должно быть не более 2 кОм. Напряжение высокого уровня в импульсе должно быть не менее 2,4 В, логического 0 — не более 0,4 В. Импульсы должны иметь крутые фронты.

На микросхеме DD10 собран генератор тактовых импульсов, частота следования которых составляет 2. 3 кГц. Эти импульсы поступают на счетчик с коэффициентом пересчета 4, собранный на двух D-триггерах микросхемы DD1.1. D-триггер работает следующим образом: после прихода синхронизирующего импульса на вход С на выходе триггера устанавливается такой логический уровень, который был на входе D до прихода импульса. Если вход D соединить с инверсным выходом этого же триггера, то состояние триггера будет изменяться на противоположное после прихода каждого очередного импульса на вход С, т. е. триггер будет работать в счетном режиме. Соединив два таких счетных триггера

последовательно, получим счетчик с коэффициентом пересчета 4. Дешифратор состояний этого счетчика выполнен на микросхемах DD12, DD13. Во время работы генератора тактовых импульсов на выходах логических элементов DD12.2, DD12.4, DD13.2, DD13.4 появляется последовательно напряжение высокого уровня. Работа генератора на микросхеме DD10, счетчика на микросхеме DD11 и дешифратора на микросхемах DD12, DD13 поясняется рис. 133.

Читайте так же:
Meter срок службы счетчиков

Микросхемы DD5-DD8 представляют собой логические элементы 2-2-2-3И-4ИЛИ-НЕ. Это означает, что если напряжение высокого уровня имеется на всех входах хотя бы одного из элементов И (например, на выводах 9, 10), то на выходе микросхемы будет напряжение низкого уровня. Подключением к выходам микросхем инверторов DD9.1-DD9.4 и объединением выводов 5, 6 в каждой из микросхем DD5-DD8 логическая операция 2-2-2-2И-4ИЛИ-НЕ

сведена к операции 2-2-2-2И-4ИЛИ, т. е. если хотя бы на одной паре входов одного из четырех элементов И есть напряжение высокого уровня, то на выходах микросхемы DD9 также будет напряжение высокого уровня.

Выходы инверторов DD9.1-DD9.4 подключены ко входам микросхемы DD14. Она представляет собой дешифратор, преобразующий двоичный код в десятичный, и высоковольтные транзисторные ключи, управляющие зажиганием цифр газоразрядных индикаторов HG1-HG4.

Выход логического элемента DD12.2 соединен со входами логических элементов И (выводы 10) каждой из микросхем DD5DD8. Ко вторым входам этих логических элементов (выводы 9) подключены выходы микросхемы DD1. Когда на выходе DD12.2 имеется напряжение высокого уровня, уровни напряжения на

выходах элементов DD9.1, DD9.2, DD9.3, DD9.4 повторяют соответственно уровни на выходах 1, 2, 4, 8 микросхемы DD1, т. е. происходит считывание информации, записанной в счетчике DD1. Когда напряжение высокого уровня имеется на выходе элемента DD12.4, информация считывается из счетчика DD2 и т. д. Таким образом, за время выработки генератором четырех тактовых импульсов на входы дешифратора DD14 поочередно поступает информация о состоянии счетчиков DD1, DD2, DD3, DD4.

Когда напряжение высокого уровня имеется на выходе логического элемента DD12.2, то транзистор, подключенный к выводам 2, 13, 14 микросхемы DA1, закрыт, а остальные транзисторы открыты, на анодах ламп HG2-HG4 напряжение низкого уровня и они не светятся; светится только одна из цифр лампы HG1. При поступлении следующего импульса с генератора тактовых импульсов оказывается закрытым следующий транзистор микросхемы DA1, поэтому под напряжением находится только лампа HG2, и так далее при поступлении следующих импульсов. Таким образом, лампа HG1 индицирует состояние счетчика DD1, HG2- DD2, HG3 — DD3 и HG4 -DD4. Так как частота тактовых импульсов достаточно велика, создается впечатление непрерывной работы каждой газоразрядной лампы.

Устройство собрано на плате из гетинакса размерами 112 х 95 мм. Здесь расположены только те элементы, которые обозначены на рис. 130. Все соединения выполнены проводами. Конденсаторы Cl, C2 -типов КМ-6, КЛС, МБМ и др. В счетчике могут быть использованы аналогичные микросхемы серии К 133, имеющие такую же нумерацию всех выводов. Вместо микросхем DD5-DD10, DD12, DD13 могут быть использованы также аналоги из серий К 131, К 158, имеющие такую же нумерацию выводов. Вместо микросборки транзисторов DA1 можно применить транзисторы типа КТ605А или КТ940А. В качестве ламп HG1-HG4 можно использовать индикаторы ИН-1, ИН-8, ИН-12Б и ИН-18.

Если все детали исправны и монтаж выполнен без ошибок, устройство начинает работать сразу. В этом случае настройка его сводится к подбору резисторов R4-R7 таким образом, чтобы ток через анод каждой из ламп составлял 1. 1,5 мА.

Для надежной работы необходимо, чтобы длина проводника, через который поступают импульсы на вход счетчика, не превышала 0,2. 0,3 м.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию