Schetchiksg.ru

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

Счетчик с управляемым сбросом

Счетчики с произвольным коэффициентом пересчета

(Слайд) Двоично-кодированные счетчики с произвольным модулем счета также называют счетчиками с произвольным коэффициентом пересчета.

Коэффициентом пересчетаназывают максимальное число, которое можно записать в этот счетчик. Все ранее рассмотренные счетчики имели коэффициент пересчета, равный , где – количество разрядов в счетчике.

Нередко на практике в цифровой технике необходимо создавать счетчики с модулями, отличным от , т. е счетчики с произвольным модулем. Из них наиболее часто встречаются двоично-десятичные счетчики с модулем счета , поскольку десятичная система счисления является общепринятой.

Счетчики с произвольным коэффициентом пересчета называютсяпересчетными устройствами, а счетчики с коэффициентом пересчета еще называют декадными. Методику построения счетчика с заданным коэффициентом пересчета рассмотрим на примере декадного счетчика.

(Слайд) Принцип построения декадного счетчика заключается в исключении у счетчика лишних состояний , число которых .

Потребное количество разрядов счетчика должно удовлетворять следующему условию

Для ( ) это условие выполняется при , т. е. для счетчика натуральных десятичных чисел необходим четырехразрядный двоичный счетчик с особой логикой работы. Схемная логика его отличается тем, что сброс в нуль происходит на каждом десятом входном сигнале. Ниже приведена таблица истинности для такого счетчика (таблица 19.3).

(Слайд)

Таблица 19.3 – Таблица истинности для декадного счетчика

Для построения счетчика с произвольным модулем может использоваться также следующая формула

Число округляют до ближайшего большего целого числа. В результате получаем число необходимых триггеров.

(Слайд) Наибольшее распространение на практике при построении таких счетчиков получил метод управляемого сброса. Для реализации данного алгоритма пригоден любой двоичный счетчик, имеющий входы сброса и начальной установки.

Идея метода состоит в принудительном формировании сигнала сброса триггеров разрядных схем двоичного счетчика при появлении на его выходе кода, совпадающим с требуемым модулем счета .

Анализ данных таблицы 19.3 показывает, что нужна логическая схема, которая по приходу десятого импульса переводит счетчик в нулевое (начальное) состояние. Переключательная функция для такой схемы равна:

Функциональная схема десятичного счетчика, удовлетворяющего таблице истинности (см. таблицу 19.3), показана на рисунке 19.8.

Рисунок 19.8 – Функциональная схема десятичного счетчика на JK -триггерах

Рассмотрим схему представленную на рисунке 19.8. Четырехразрядный двоичный счетчик имеет дополнительно 4-х входовый элемент 4И-НЕ, на входы которого подаются сигналы с выходов триггера .При появлении на синхронизирующем входе одиннадцатого по счету импульса триггера счетчика устанавливаются в состояние 1010, т. е.:

что соответствует

Тогда элемент 4И-НЕчерез время, равное задержке распространения сигнала формирует на своем выходе нулевой сигнал сброса, который» поступая на асинхронные входы всех триггеров, принудительно устанавливает их в нулевое состояние. Далее начинается новый цикл счета.

Временные диаграммы, иллюстрирующие работу десятичного счетчика, представлены на рисунке 19.9.

(Слайд)

Рисунок 19.9 – Временные диаграммы десятичного счетчика

Решение задачи управляемого сброса можно упростить. Например, при формировании двоично-десятичного счетчика обратим внимание, что единичные выходы берут с двух разрядов – первого и третьего. Тогда можно использовать двухвходовый элемент 2И-НЕ, подовая на его входы сигналы , а инверсные выходы с нулевого и второго разрядов счетчика не использовать.

Таким образом, если все оставшиеся наборы двоичных кодов (11, 12, 13, 14 и 15) принять равными 1, то выражение может быть приведено к виду:

Читайте так же:
Сайты google как установить счетчик

а его реализация предполагает коммутацию прямых выходов тех триггеров, которые достигают единичного значения к моменту прихода десятого импульса.

По такому принципу строится десятичный счетчик на микросхеме К555ИЕ5, имеющий два входа асинхронного сброса и (рисунок 19.10 а), объединенных операцией И-НЕ. Для выполнения десятичного счета достаточно входы , соединить с выходами .

(Слайд)

Рисунок 19.10 – Микросхемы десятичных счетчиков:

а) К555ИЕ5; б) К555ИЕ9

Ввидуособой важности десятичных счетчиков в стандартных сериях микросхем имеются другие десятичные счетчики. Например, микросхема К555ИЕ9 (рисунок 19.10 б) – четырехразрядный двоично-десятичный счетчик с асинхронным сбросом, дешифрирующим счетным выходом, с возможностью синхронной установки с произвольное состояние от нуля до девяти. Счетчик имеет вход синхронизации , вход установки нуля четыре информационных входа , входы разрешения счета , разрешения предварительной записи , разрешения переноса , четыре выхода и выход переноса информации .

Для переноса импульса в следующий каскад предусмотрена специальная схема с входом разрешения переноса и выходом . При подаче на вход схемы девятого счетного импульса на выходе появляется высокий уровень. После десятого импульса, когда счетчик обнуляется, выход снова переходит в состояние низкого уровня. Следовательно, на каждые десять импульсов счета формируется один импульс переноса на вход счетчика старшего разряда.

Аналогичным образом могут быть построены счетчики на любое другое значение модуля счета. Например, для построения счетчика по модулю 5 необходимо три триггера . На рисунке 19.11 показан пример счетчика по модулю 5.

На входы элемента 3И-НЕ подаются сигналы в соответствии с 510 = 101,. Далее по приходу пятого импульса на выходе элемента 3И-НЕ формируется кулевой уровень, который обнуляет счетчик, поступая на входы асинхронного сброса всех триггеров.

(Слайд)

Рисунок 19.11 – Пример счетчика по модулю М=5

Таким образом, построение счетчика с заданным коэффициентом пересчета производится в соответствии с общей методикой синтеза цифровых автоматов, на основе анализа логики его работы, описанной в виде таблицы истинности.

Отметим, что среди счетчиков с недвоичным кодированием практическое значение имеют счетчики с кодом Грея, счетчики Джонсона, счетчики с кодом «1 на N».

Open Library — открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

  • Главная

Категории

  • Астрономия
  • Биология
  • Биотехнологии
  • География
  • Государство
  • Демография
  • Журналистика и СМИ
  • История
  • Лингвистика
  • Литература
  • Маркетинг
  • Менеджмент
  • Механика
  • Науковедение
  • Образование
  • Охрана труда
  • Педагогика
  • Политика
  • Право
  • Психология
  • Социология
  • Физика
  • Химия
  • Экология
  • Электроника
  • Электротехника
  • Энергетика
  • Юриспруденция
  • Этика и деловое общение

Связь Двоично-кодированные счетчики

Двоично-кодированный счетчик имеет модуль счета͵ отличный от целой степени числа 2. Примером такого счетчика может служить счетчик с модулем счета 10, ᴛ.ᴇ. двоично-десятичный счетчик.

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 Kсч. На рис. 7 показан пример преобразования двоичного 4-разрядного счетчика со сквозным переносом в двоично-десятичный счетчик.

Рис. 7. Использование метода управляемого сброса для преобразования двоичного счетчика в двоично-десятичный

Читайте так же:
Удаленный контроль за счетчиками

На входы дополнительного логического элемента 4И-НЕ крайне важно подать комбинацию выходных сигналов разрядных схем, соответствующую двоичному коду числа 10 (1010), ᴛ.ᴇ. Q3Q2Q1Q. Тогда при появлении на выходе одиннадцатого по счету выходного кода (1010) элемент 4И-НЕ через время задержки его распространения сформирует сигнал сброса и на выходе счетчика установится нулевой код. На рис. 8 приведены временные диаграммы, поясняющие работу такого счетчика.

Рис. 8. Временные диаграммы работы двоично-десятичного счетчика, реализующего метод управляемого сброса

Тема: «Регистры»

Регистром принято называть последовательностное устройство, предназначенное для записи, хранения и (или) сдвига информации, представленной в виде многоразрядного двоичного кода.

В общем случае регистр может выполнять следующие микрооперации над кодовыми словами:

1) установка в исходное состояние (запись нулевого кода);

2) запись входной информации в последовательной форме;

3) запись входной информации в параллельной форме;

4) хранение информации;

5) сдвиг хранимой информации вправо или влево;

6) выдача хранимой информации в последовательной форме;

7) выдача хранимой информации в параллельной форме.

Любой N-разрядный регистр состоит из N однотипных ячеек – разрядных схем, выходной сигнал каждой из которых ассоциируется с весовым коэффициентом соответствующего разряда двоичного кода. При этом каждая разрядная схема, как любое последовательностное устройство, состоит из триггерной подсистемы (элемента памяти) и некоторой комбинационной схемы, преобразующей входные воздействия и состояния триггерной подсистемы в выходные сигналы регистра.

Классификация регистров

1) Учитывая зависимость отназначения регистры подразделяют на регистры хранения, сдвига, последовательных приближений. Регистры хранения обеспечивают запись и хранение кода числа. В сдвиговых регистрах записанная информация сдвигается вправо или влево при подаче каждого импульса, управляющего сдвигом. Регистры последовательных приближений предназначены для построения аналого-цифровых преобразователœей и позволяют при измерении сигнала неизвестной величины реализовать метод поразрядного уравновешивания. В них запись информации начинается со старшего разряда регистра и записанное значение остается или стирается при следующем импульсе записи в зависимости от выходного сигнала компаратора напряжений, который сравнивает измеряемый и образцовый сигналы.

2) По способу приема информации регистры подразделяют на: параллельные (статические), в которых информация записывается и считывается только в параллельной форме; последовательные (сдвигающие), в которых информация записывается и считывается только в последовательной форме; последовательно-параллельные, в которых информация записывается и считывается как в параллельной, так и в последовательной формах.

3) По способу хранения информации регистры подразделяются на статические и динамические. Статические регистры выполняют на триггерах. Οʜᴎ могут, сколь угодно долго хранить записанную информацию (при сохранении триггерами работоспособности). В динамических регистрах функции элементов памяти выполняют МДП-конденсаторы. Οʜᴎ могут сохранять информацию только в течение определœенного промежутка времени. По этой причине в динамических регистрах записанная информация должна постоянно находиться в движении.

4) По числу каналов передачи информации регистры подразделяют на: парафазные, в которых информация записывается и считывается в прямом (Q) и обратном (Q) кодах; однофазные, в которых информация записывается и считывается либо в прямом (Q), либо в обратном (Q) коде.

5) По способу тактирования регистры подразделяют на: однотактные, управляемые одной управляющей последовательностью импульсов; многотактные, управляемые несколькими управляющими последовательностями импульсов.

Счетчик с управляемым сбросом

Импульс по переднему фронту (rTRIG)

Читайте так же:
Временные зоны для трехтарифных счетчиков

Импульс по заднему фронту (fTRIG)

Триггер с приоритетом по установке (SR)

Триггер с приоритетом по сбросу (RS)

Счетчик (CTU)

Обратный счетчик (CTD)

Семафор (SEMA)

Комбинированный счетчик (CTUD)

Комбинированный счетчик 2 (_CTUD)

Импульс произвольной длительности (TP)

Задержка на включение (TON)

Задержка на выключение (TOFF)

Сторожевой таймер мотора (nWRK)

32 триггера SR (TSR)

Импульс по переднему фронту (rTRIG)

Этот блок формирует прямоугольный импульс длиной в один такт пересчета при изменении значения младшего разряда INP с 0 на 1.

Импульс по заднему фронту (fTRIG)

Выход QF принимает значение 1 на один такт пересчета при изменении значения входа INP с любого положительного на 0.

Триггер с приоритетом по установке (SR)

Выход Q изменяет свое значение с 0 на 1 при изменении значения входа INS с 0 на любое положительное (при этом значение входа INR может быть любым неотрицательным).

Для сброса выхода в 0 нужно подать 0 на вход INS и любое положительное значение на вход INR.

Триггер с приоритетом по сбросу (RS)

Выход Q изменяет свое значение с 0 на 1, если INS > 0 и INR = 0.

Для сброса выхода в 0 нужно подать любое положительное значение на вход INR.

Счетчик (CTU)

Функцией данного блока является подсчет количества тактов пересчета, в течение которых значение контролируемой величины (вход INP) было отлично от 0, и сравнение этого количества с заданной уставкой. Вход CLR используется для смещения текущего значения счетчика (выход QT), вход PV – для задания уставки, а выход QE показывает результат сравнения значения счетчика с уставкой.

Ниже индекс i обозначает номер текущего такта пересчета блока.

При CLR i = 0 и QT i i :

если INP i <> 0 , то QT i = QT i 1 + 1, в противном случае QT i = QT i 1

При CLR i > 0:

QT i = CLR i — 1 и вне зависимости от PV i и INP i счетчик останавливается.

Если QT i > PV i , то QE i = 1 (при этом счетчик останавливается), в противном случае QE i = 0.

Обратный счетчик (CTD)

Этот блок аналогичен блоку CTU, но реализует обратный счетчик.

Контролируемая величина подается на вход INP. Вход CLR используется для смещения текущего значения счетчика (выход QT), вход PV – для задания начального значения счетчика, выход QE показывает результат сравнения значения счетчика с 0.

Ниже индекс i обозначает номер текущего такта пересчета блока.

При CLR i = 0:

если INP i <> 0 , то QT i = QT i 1 — 1, в противном случае QT i = QT i 1

При CLR i <> 0:

QT i = PV i – (CLR i – 1) и вне зависимости от INP i счетчик останавливается

Если QT i i = 1 (при этом счетчик останавливается), в противном случае QE i = 0.

Семафор (SEMA)

Данный блок аналогичен триггеру с приоритетом по установке (блок SR). Отличие заключается в том, что установка 1 на выходе осуществляется с задержкой на один такт. Сброс выхода в 0 осуществляется на том же такте, на котором одновременно INR <> 0 и INS = 0.

Комбинированный счетчик (CTUD)

Этот блок сочетает в себе функции нарастающего и убывающего счетчиков.

Наличие ненулевого значения на входе INH увеличивает значение счетчика на 1 (выход QT), наличие ненулевого значения на входе INL – уменьшает. Вход INH имеет более высокий приоритет, чем INL, поэтому при ненулевых значениях обоих входов блок работает как нарастающий счетчик.

Читайте так же:
Поломка счетчик меркурий 230

Вход PV задает максимальное значение для нарастающего счетчика и начальное значение для убывающего счетчика.

Ниже индекс i обозначает номер текущего такта пересчета блока.

При CLR i = 0 и QT i i :

если INH i <> 0, то QT i = QT i 1 + 1, в противном случае QT i = QT i 1

При CLR i > 0:

QT i = 0 и счетчик останавливается.

Если QT i > PV i , то Q>V i = 1 (при этом счетчик останавливается), в противном случае Q>V i = 0.

При CLV i = 0:

если INL i <> 0 , то QT i = QT i 1 — 1, в противном случае QT i = QT i 1

При CLV i <> 0:

QT i = PV i и счетчик останавливается

Если QT i i = 1 (при этом счетчик останавливается), в противном случае Q i = 0.

Комбинированный счетчик 2 (_CTUD)

Этот блок аналогичен блоку CTUD за одним исключением: он останавливается, если одновременно INH <> 0 и INL <> 0.

Импульс произвольной длительности (TP)

Этот блок предназначен для формирования импульсов единичной амплитуды и заданной длительности.

Импульс формируется на выходе QI при изменении значения входа INP с 0 на любое положительное. Длительность импульса в тактах пересчета задает вход PT. Выход QT индицирует число тактов, прошедших с начала формирования импульса.

Перед формированием очередного импульса нужно обнулить выход QT (для этого нужно подать 0 на вход INP).

Задержка на включение (TON)

При изменении значения входа INP с 0 на любое ненулевое выход QI принимает значение 1 с задержкой в PT тактов пересчета, при этом выход QT индицирует число тактов, прошедших с момента изменения INP.

Чтобы обнулить выходы QI и QT, нужно подать 0 на вход INP.

Задержка на выключение (TOFF)

Если INP <> 0, то QI = 1, QT = 0.

При изменении значения входа INP с ненулевого на 0 выход QI принимает значение 0 с задержкой в PT тактов пересчета, при этом выход QT индицирует число тактов, прошедших с момента изменения INP.

Сторожевой таймер мотора (nWRK)

Этот блок контролирует время работы устройства типа «двигатель», управляемого блоком MOTOR. Блок nWRK может быть использован для выключения мотора через определенный промежуток времени.

Вход STS блока nWRK нужно соединить с выходом STS блока MOTOR. При STS=1 или 17 (мотор работает) увеличивается значение выходов TF и TW. Эти выходы показывают соответственно общее время работы мотора и время работы с момента последнего включения. Единицы измерения времени задаются значением битов 4-7 входа RST: 0 – дни, 1 – часы, 2 – минуты, 3 – секунды.

Если бит 0 RST равен 1, обнуляются выходы, указанные последующим битами при их равенстве 1: бит 1 – выход TF, бит 2 – выход TW, бит 3 – выход STP.

Если значение выхода TW (время работы с момента последнего включения) превышает значение входа MAX, то выходу STP присваивается значение 1. Этот сигнал может использоваться для выключения мотора.

Если STP=0, TW принимает значение 0 на том же такте пересчета, на котором STS становится отлично от 1 или 17.

Если STP=1, а STS становится отлично от 1 или 17 (2, 18, 10 или 26), то STP=0 на этом же такте пересчета, а TW принимает значение 0 спустя MIN (если STS принимает другие значения, то STP=0 и TW=0 на этом же такте пересчета). Значение входа MIN не должно превышать 127.

Читайте так же:
Что такое счетчик fps

32 триггера SR (TSR)

Соответствующие биты 32-разрядных INS, INR и Q образуют 32 триггера с приоритетом по установке (см. описание блока SR).

УПРАВЛЯЕМОГО СБРОСА

Второй метод построения счетчиков с произвольным модулем – метод управляемого сброса – позволяет изменять модуль счета очень простым способом, не требующим изменений самой схемы счетчика.

Рассмотрим этот способ применительно к реализации синхронного счетчика с параллельным переносом. Функции возбуждения двоичного счетчика указанного типа, как известно, имеют вид (в младшем триггере ). Введем в эти функции сигнал сброса R, изменив их следующим образом:

Пока сигнал сброса отсутствует , функции и не отличаются от соответствующих функций двоичного счетчика. Когда сигнал R приобретает единичное значение, все функции становятся нулевыми, – единичными, что заставляет все триггеры сброситься по приходе следующего тактового импульса. Если сигнал R появится как следствие появления в счетчике числа , то будет реализована последовательность счета 0, 1, 2, . , 0 . то есть счетчик с модулем М.

Схемы всех разрядов счетчика с управляемым сбросом не зависят от модуля счета. Кроме разрядных схем, счетчик содержит один конъюнктор, вырабатывающий сигнал сброса при достижении содержимым счетчика значения (рис.10, а).

Если, например, имеется четырехразрядный счетчик и на входы конъюнктора выработки сигнала сброса подключены выходы триггеров, как показано на рис.10, б, то сброс произойдет после достижения счетчиком числа «1001» (9), то есть счетчик будет работать как двоично-десятичный.

Рис.10. Схема счетчика с управляемым сбросом (а) и схема выработки сигнала сброса для двоично-десятичного счетчика (б)

Асинхронные счетчики с управляемым сбросом строятся несколько иначе [2]. В схему счетчика необходимо ввести дополнительный конъюнктор для установки всех триггеров в нулевое состояние с приходом тактового импульса, соответствующего числу М (требуемому модулю счета).

В качестве примера рассмотрим счетчик по модулю 10. Принцип использования элемента управления сбросом станет понятным если посмотреть, какое число следует за «1001» (9). Этим числом является «1010» (10). Две логические единицы из разрядов и подаются на входы логического элемента «И» и на его выходе устанавливается логическая «1», которая в свою очередь подается на входы сброса всех триггеров и, следовательно, за комбинацией «1001» (9) на выходах счётчика установится комбинация «0000» (0). Таким образом приведённый на рис. 11 счётчик будет считать по модулю 10 (десять состояний за полный цикл счёта).

Рис. 11. Асинхронный счетчик с модулем 10

Следует, однако, заметить, что состояние «1010» будет присутствовать на выходах счетчика в течение времени, необходимого для срабатывания элемента «И» и сброса триггеров. Обычно это время весьма мало по сравнению с периодом сигнала С и не влияет на работу рассматриваемого счетчика. В случае необходимости исключения этого влияния следует применять другие схемы (например, синхронные).

На этом принципе можно построить счетчик с любым модулем счета.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию