Счетчики импульсов с последовательным переносом

Счетчики ТТЛ с последовательным переносом

Состоят из 4-х одинаковых JK-триггеров, которые могут использоваться как по прямому назначению, так и в качестве ТК-триггеров. Переброс осуществляется по срезу. Три триггера соединяются в последовательную цепочку, 4-й самостоятельно.

Счетчик ТТЛ с параллельным переносом

Двоично-десятичный суммирующий счетчик.

Имеет 4 входа предварительной установки счетчика при V1=0 независимо от предыдущего состояния и сигналов на входах С, V2, V3. При происходит нормальный счет, причем переброс осуществляется по переднему фронту. Счет либо от нуля, либо от информации, записанной на входы D.

При «1» на входе V3 на выходе Р формируется импульс логической «1» (перенос) с девятым входным импульсом.

V3 – разрешает перенос.

V2=0 – прерывает счет, однако информация на выходах при этом сохраняется.

V1 – предварительная запись.

Быстродействующий синхронный многокаскадный счетчик

Синхронный многокаскадный

ИЕ6, ИЕ7

4-х разрядные быстродействующие реверсивные счетчики-делители с параллельным переносом между разрядами. По входам предварительной информации D ввод производится при низком уровне на С. Входы +1 и -1 счетные. Последовательность входных импульсов подается на один из этих входов в зависимости от того, в каком направлении (прямом / обратном) требуется вести счет. На выходе ≥15 (≥9) появляется импульс при выходной комбинации «1111» («1001»). На выходе ≤0 – при «0000». Меньше нуля – для режима вычитания.

Наращивание счетчиков

ИЕ8

6-разрядный двоичный делитель числа входных импульсов с перестраиваемым коэффициентом деления или программируемый преобразователь кодов в число импульсов.

ИЕ14 (ИЕ15)

Функциональные микросхемы аналогичны ИЕ2 и ИЕ5. Имеют входы предварительной установки D высоким уровнем на Е.

Регистры. Параллельные, последовательные и параллельно-последовательные регистры. Структурные схемы, особенности работы и основные параметры регистров различных типов. Применение регистров в цифровых системах управления.

Регистры – функциональные узлы, предназначенные для приема, хранения, передачи и преобразования информации.

Используются в качестве управляющих и запоминающих устройств генераторов и преобразователей кодов, счетчиков и делителей частоты, узлов временной задержки. Строятся на синхронных триггерах с динамическим или статическим управлением. Занесение информации в регистр называется операцией ввода или записью. Выдача информации к внешним устройствам характеризует операцию вывода или считывание. Запись информации в регистр не требует его предварительного обнуления.

Регистры делятся на:

· накопительные (памяти, хранения)

Регистры памятипредназначены для хранения двоичной информации небольшого объема в течение короткого промежутка времени. Представляют собой набор синхронных триггеров, каждый из которых хранит один разряд двоичного числа. Ввод и вывод информации производится одновременно во всех разрядах параллельного кода. Ввод обеспечивается тактовым командным импульсом. Считывание может производиться в прямом и обратном коде (с инверсных выходов).

Регистры сдвига. Сущность сдвига – с приходом каждого тактового импульса происходит перезапись (сдвиг) содержимого триггера каждого разряда в соседний разряд без изменения порядка следования «0» и «1». При сдвиге вправо бит из более старшего разряда сдвигается в младший. При сдвиге влево – наоборот.

Сдвигающие регистры классифицируются:

1) по способу ввода и вывода информации на:

2) по направлению сдвига на:

Обозначаются: RG ←, → и ↔ (влево, вправо и реверсивные)

Универсальные в зависимости от управляющих сигналов могут выполнять как операцию хранения, так и сдвиг.

4-х разрядный сдвигающий регистр с последовательным вводом.

Допустим, что в регистр последовательно вводится начиная с младшего разряда двоичный код 1101, который поступает с внешнего устройства синхронно с тактовыми импульсами. С первым тактовым импульсом в триггер DD1 записывается «1» младшего разряда. Со следующим тактовым импульсом эта «1» будет сдвинута в триггер DD2 и окажется на его выходе. Одновременно в 1-ый триггер запишется «0». После 4-х тактовых импульсов параллельный код на выходах Q1—Q4 будет соответствовать последовательному входному. После пятого тактового импульса сигнал, бывший на выходе Q4 выводится из регистра и пропадает. После 8 тактов регистр полностью очищен.

Дополнительная логика позволяет вводить информацию параллельно и снимать последовательно.

Сдвигающийся регистр может быть использован в качестве кольцевого счетчика или счетчика Джонса, который применяется для последовательного вывода информации без ее стирания.

Для этого информация с выхода регистра по цепи ОС снова вводится на вход. Пока на V единица, информация вводится в регистр по входу D и обратная связь не действует. За n тактов запоминается n разрядный код. Затем на V устанавливается «0» тактовыми импульсами по входу С. Информация с выхода Qn снова вводится в регистр одновременным последовательным (возможно и параллельным) считыванием и через n тактов находится в исходном состоянии.

ИР-1

Четырехразрядный регистр сдвига с последовательным или параллельным вводом информации и параллельным выводом (может быть и последовательным).
Он может выполнять:

• ввод информации параллельным кодом
• ввод информации последовательным кодом со сдвигом влево
• ввод информации последовательным кодом со сдвигом вправо
• хранение.

• 2 тактовых входа С1 и С2.
• управляющий вход выбора режима V2
• 5 информационных входов (V1 для ввода в последовательном коде, D1-D4 для записи в параллельном коде)
• 4 выхода Q1-Q4.

Ввод информации параллельным кодом осуществляется при V2=1 и C2=0. Сдвиг информации в триггерах происходит по перепаду 1-0 на С2. Входы V1 и C1 при этом блокированы. В этом же режиме по входам V2, С2 производится преобразование последовательного кода в параллельный со сдвигом влево. В этом случае поток информации происходит в обратном направлении. Для этого соединяют Q4 – D3, Q3 – D2, Q2 – D1. Информация подается на D4. Сдвиг влево по перепаду 1-0 на С2.

Во избежание сбоев при смене состояний V2 должна происходить при C1=C2=0.

Ввод информации последовательным кодом: входная информация подается на V1, а тактовые импульсы на С1. Сдвиг вправо происходит при каждом перепаде 1à0 тактовых импульсов.

ИР-13

Универсальный 8-ми разрядный регистр сдвига.

ИР-15

4-х разрядный регистр хранения.

При Е1=Е2=0 – параллельный ввод, иначе хранение.

При EZ1= EZ2=0 – вывод информации, иначе выходы отключены от шин питания и от схемы управления.

ИР-17

12-разрядный регистр последовательного приближения

ИР-26

Регистровый файл на четыре 4-х разрядных слова.

ИР-11 – 4-х разрядный сдвиговый регистр.

ИР-12 – 4-х разрядный параллельный сдвиговый регистр.

ИР-16 – универсальный 4-х разрядный сдвиговый регистр.

ИР-18 – 6-х разрядный параллельный регистр с D-триггерами.

ИР-19 – 4-х разрядный параллельный регистр с O-триггерами.

ИР-20 – 4-х разрядный двухкодовый регистр.

ИР-21 – 4-х разрядное сдвигающее устройство.

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.

Счетчики. Назначение, устройство, классификация, принцип действия, область применения. Типовые интегральные схемы счетчиков

Счетчиком называется устройство, сигналы на выходе которого в определенном коде отображают число импульсов, поступивших на счетный вход. Счетчик, образованный цепочкой из m триггеров может подсчитать в двоичном коде импульсов. Каждый из триггеров называется разрядом счетчика. Число называется коэффициентом или модулем счета.

Информация может сниматься с прямых и инверсных выходов триггеров. Когда число входных импульсов , то при n входа равном Kсч происходит переполнение, счетчик возвращается в нулевое состояние и повторяет цикл. Каждый разряд счетчика делит частоту входных импульсов пополам. Для периодических сигналов .

Коэффициент счета называют коэффициентом деления, следовательно каждый счетчик может использоваться как делитель частоты.

Основные параметры: емкость и быстродействие. Емкость численно равна коэффициенту счета и характеризует число импульсов, доступных счету за 1 цикл. Быстродействие определяется двумя параметрами: разрешающей способностью и временем установления.

Под разрешающей способностью подразумевают минимальное время между двумя сигналами, при которых еще не возникают сбои в работе tразр.сч.

Время установления кода tуст равно времени между моментом поступления входного сигнала и переходом счетчика в новое состояние.

Счетчики классифицируются следующим образом:

1) по модулю счета:

· с произвольным фиксированным модулем счета

· с переменным модулем

2) по направлению счета:

3) по способу организации внутренних связей

· с последовательным переносом (асинхронные)

· с параллельным переносом (синхронные)

· с комбинированным переносом

Классификационные признаки независимы и могут встречаться в разных комбинациях.

Число, записанное в счетчик, определяется по формуле:

где m – номер триггера,

Q – может принимать значение «1» и «0»,

– вес младшего разряда.

Введением дополнительных логических связей (обратных и прямых) счетчики могут быть обращены в недвоичные, для которых . Например, двоично-десятичные с Ксч=10 (двоичный по коду счета, десятичный по числу состояний). Организуется из 4-х разрядных двоичных путем исключения избыточных состояний за счет введения дополнительных связей. Когда счетчик используется в качестве делителя, направление счета роли не играет.

Счетчики с последовательным переносом представляют собой цепочку триггеров, в которых импульсы, подлежащие счету, поступают на вход 1-го триггера, а сигнал переноса передается последовательно от одного разряда к другому.

Достоинства: простота схемы и увеличение разрядности.

Недостатки: низкое быстродействие из-за последовательного принципа работы.

Счетчики с параллельным переносом.

У них счетные импульсы подаются одновременно на все тактовые входы, а каждый из триггеров цепочки служит по отношению к последующему только источником информационных сигналов. Срабатывание триггеров параллельного счетчика происходит синхронно, а задержка переключения всего счетчика равна задержке одно триггера.

В счетчике с параллельно-последовательным переносомтриггеры соединены в группы так, что отдельные группы образуют счетчики с параллельным переносом внутри группы, а группы соединяются в счетчик с последовательным переносом. Общий коэффициент счета равен произведению коэффициентов счета всех групп.

Счетчики ТТЛ с последовательным переносом

Состоят из 4-х одинаковых JK-триггеров, которые могут использоваться как по прямому назначению, так и в качестве ТК-триггеров. Переброс осуществляется по срезу. Три триггера соединяются в последовательную цепочку, 4-й самостоятельно.

Счетчик ТТЛ с параллельным переносом

Двоично-десятичный суммирующий счетчик.

Имеет 4 входа предварительной установки счетчика при V1=0 независимо от предыдущего состояния и сигналов на входах С, V2, V3. При происходит нормальный счет, причем переброс осуществляется по переднему фронту. Счет либо от нуля, либо от информации, записанной на входы D.

При «1» на входе V3 на выходе Р формируется импульс логической «1» (перенос) с девятым входным импульсом.

V3 – разрешает перенос.

V2=0 – прерывает счет, однако информация на выходах при этом сохраняется.

ЦИФРОВЫЕ СЧЕТЧИКИ ИМПУЛЬСОВ

Счетчик импульсов – устройство, производящее счет числа входных импульсов и фиксирующее это число в каком либо коде.

Счетчик строят на основе триггеров, поэтому счет импульсов ведется в двоичной системе счисления.

В устройствах цифровой обработки информации часто выполняется операция счета импульсов. Электрический сигнал преобразуют в импульсную последовательность, один из параметров которой содержит информацию о ее значении. Эта импульсная последовательность обрабатывается, делится на определенное целое число, подсчитывается и индицируется цифровыми индикаторами.

Классификация счетчиков:

• По коэффициенту (модулю) счета:

– двоично-десятичные (декадные) или с другим основанием счета;

– с произвольным постоянным модулем;

– с переменным модулем N = 2 n .

• По направлению счета:

• По способу организации внутренних связей:

– с последовательным переносом;

– с параллельным переносом;

– с комбинированным переносом;

Модуль счетчика – это число различных состояний, через которые проходит счетчик в процессе одного полного цикла счета.

Назначение счетчиков:

– перечет числа некоторых событий или временных интервалов;

– упорядочение событий в хронологической последовательности;

– в качестве делителей частоты и элементов памяти.

Классификационные признаки независимы и могут встречаться в
разных сочетаниях.

Введением дополнительных логических связей двоичные счетчики могут быть обращены в недвоичные. Десятичные счетчики работают с К = 10, двоичные – с К = 2.

Десятичные счетчики образуются из четырех разрядных двоичных счетчиков.

В суммирующем счетчике каждый входящий импульс увеличивает
число, записанное в счетчик на единицу. Вычитающий счетчик
действует обратным образом.

Реверсивный счетчик может работать в качестве суммирующего и вычитающего. Эти счетчики имеют дополнительные входы для
задания направления счета.

Когда счетчик используется в качестве делителя, направление счета не играет роли.

Главное достоинство счетчиков с последовательным переносом – простота схемы. Основной недостаток счетчика с последовательным переносом – сравнительно низкая частота переключения.

Счетчики с параллельным переносом состоят из синхронных триггеров. Они сложнее, но быстродействующие (t_з = τ_з · I · m).

Основные параметры счетчиков:

– модуль счета или коэффициент пересчета К;

– t_сч – частота счетных импульсов;

– t_у.сч – время установки счетчика.

Двоичные счетчики

Счетчик состоит из трех последовательно соединенных триггеров, имеющих вход R для установки в состояние 0 (рисунок 39).

Рисунок 39 – Двоичные счетчики: а – трехразрядный счетчик; б – условное обозначение счетчика; в – временная диаграмма работы счетчика

Работа счетчика

В исходном положении все триггеры находятся в состоянии 0. По окончании 1-го импульса триггер ТГ2 перейдет в состояние 1 (Q = 1).
По окончании 2-го импульса триггер ТГ1 переходит в состояние 0 (Q= 0).
По окончании импульса Q триггер ТГ2 переходит в состояние 1 (Q₁ = 1) и т. д. После 8-го импульса все триггеры переходят в состояние 0 и счет повторяется.

Из таблицы 7 видно, что состояние триггеров отражает число поступивших на вход счетчика импульсов в двоичной системе счисления.

Таблица 7 – Переходы двоичного счетчика

Общее количество возможных состояний N (модуль), номер счетчика определяются количеством триггеров (n): N = 2 n ; № = 8.

Для получения счетчика, работающего в другом коде, применяют обратные связи.

В вычитающем счетчике импульсы вычитаются из содержимого счетчика (рисунок 40). Сначала все триггеры устанавливаются в состояние 1, входящий импульс переводит триггер ТГ1 в 0, а состояние остальных триггеров не изменяется (в счетчике будет записано 110). Следующий входящий импульс уменьшает число еще на одну единицу и т.д.

В десятичном счетчике (рисунок 41) с выхода триггера ТГ4 сигналы ОС поступают на входы триггеров ТГ2, ТГ3. Поэтому после поступления на вход счетчика 8-го импульса на выходе ТГ4 появляется сигнал 1, который переводит ТГ3, ТГ2 из состояния 0 в состояние 1.

Рисунок 40 – Вычитающий счетчик

Рисунок 41 – Суммирующий десятичный счетчик (декадный)

9-й импульс переводит триггер ТГ1 в состояние 1, и все триггеры оказываются в состоянии 1. 10-й импульс переводит все триггеры в состояние 0, и счет начинается снова. Используя ОС, можно построить

счетчик, работающий в системе счисления с любым основанием.

Эти счетчики – последовательные (асинхронные), у которых импульсы поступают только на вход триггера 1-го разряда, а последующие триггеры управляются выходным сигналом предыдущего. Для высокого быстродействия применяют параллельные (синхронные) счетчики, в которых входной сигнал воздействует параллельно на входы синхронизации всех разрядов счетчика на JK-триггерах. Использованием JK-входов добиваются необходимой последовательности переключения триггеров.

Дата добавления: 2020-07-18 ; просмотров: 110 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ