Счетчики (суммирующие, вычитающие и реверсивные): принципы построения и работа счетчиков, счетчики с произвольным коэффициентом пересчета
Счетчик - это устройство, которое служит для отслеживания количества каких-либо событий .
Счетчик - это автомат, служащий для учета количества событий .
Содержание
Классификация
Счетчики классифицируются по следующим параметрам:
по разрядности
- суммирующие
- вычитающие
- реверсивные
- с произвольным порядком пересчета
- синхронные
- асинхронные
по типу формирования переноса внутри счетчика
- с последовательным
- с параллельным
- с комбинированным
- с функцией установки произвольного числа
- с установкой в ноль
Счетчик называют полным, если количество устойчивых состояний на выходе равно 2n, где n-число выходов счетчика
Последовательные суммирующие счетчики
Счетчики с последовательным переносом
Рис.1 Т-триггер
Рис.2 Временные диаграммы
Т-триггер простейший вид счетчика, который делит все импульсы на четные и нечетные .Если на входе триггера частота F, то на его выходе F/2. Следовательно Т-триггер может использоваться в качестве делителя на 2. Несмотря на то, что скважность входных импульсов может быть произвольной на выходе скважность равна 2.
Рис.3 Суммирующий счетчик с последовательным переносом
Последовательный суммирующий счетчик - такой счетчик, у которого переключение каждого разряда осуществляется в тот момент времени, когда все предыдущие разряда равны 1. Каждый разряд, подключенный последовательно приводит к увеличению значения в 2 раза. Время установки счетчика: T=N⋅t. Так как нельзя подавать сигнал до того времени, пока не установится счетчик, имеем максимальную частоту: Fmax⩽1/T.То есть с повышением разрядов понижаем частоту сигнала.
Счетчики с параллельным переносом
Рис.4 Суммирующий счетчик с параллельным переносом
Переключение зависит от того, в каком состоянии находятся предыдущие, то есть Qi меняет состояние в 1, если все Qj,j<i были равны 1. Схема осуществляет переключение одновременно на всех триггерах, следовательно время установки нового значения равно времени установки триггера. Конъюнктурами D5,D6 задаем условие переключения соответствующих триггеров.Максимальная частота: Fmax⩽1tk+t. На время установки конъюнктор не влияет, но влияет на частоту , так как должно пройти время после установки триггера на переключение в новое состояние. Счетчик работает быстрее, и все значения на выходе изменяются одновременно - синхронный счетчик
| Таблица №1 Значение выводов Q |
| Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
| 0 |
0 |
0 |
0 |
| 0 |
0 |
0 |
1 |
| 0 |
0 |
1 |
0 |
| 0 |
0 |
1 |
1 |
| 0 |
1 |
0 |
0 |
| 0 |
1 |
0 |
1 |
| 0 |
1 |
1 |
0 |
| 0 |
1 |
1 |
1 |
| 1 |
0 |
0 |
0 |
| 1 |
0 |
0 |
1 |
| 1 |
0 |
1 |
0 |
| 1 |
0 |
1 |
1 |
| 1 |
1 |
0 |
0 |
| 1 |
1 |
0 |
1 |
| 1 |
1 |
1 |
0 |
| 1 |
1 |
1 |
1 |
|
Счетчики с комбинированным переносом
Последовательные вычитающие счетчики
Рис.5 Вычитающий счетчик
Рис.6 Временные диаграммы вычитающего счетчика
Переключение i-ого разряда осуществляется тогда, когда все разряды от 0-ого до (i-1)-ого равны нулю.
Рис.7 Вычитающий счетчик
Сигнал снимается с инверсного выхода.
Реверсивные счетчики
Реверсивный счетчик складывает(по фронту) и вычитает(по спаду) одновременно. Для сброса в нулевое состояние используется универсальный триггер.
Рис.8 Реверсивный счетчик
Схема счетчика с предустановкой
Рис.9 Счетчик с сигналом предустановки
Построение счетчиков с произвольным модулем пересчета
Основа - 4-х разрядный суммирующий счетчик. Когда на выходе счетчика значение "10", то на выходе & логическая "1", которая устанавливает счетчик в нулевое(начальное) состояние.
Рис.10 Счетчик, считающий по mod10
Рис.11 Временные диаграммы
Кольцевые счетчики
Рис.12 Кольцевой счетчик, считающий по mod3
Счетчики на JK-триггерах
Добавление дополнительных состояний
Рис. 13 Добавление нового состояния
С приходом n-ого импульса счетчик переключается в 0, а добавленный триггер в 1. С приходом следующего импульса счетчик не переключается, а добавленный триггер
переключается в 0.
Счетчики с произвольным порядком пересчета
Построенные на основе D-триггеров
Рис.14 Структурная схема
Рис.15 Счетчик с произвольным порядком пересчета и его граф состояний
Рис.16 Граф состояний
| Q2 |
Q1 |
Q0 |
f2 |
f1 |
f0 |
| 1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
| 0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
| 1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
| 1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
| 0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Каждый разряд булевой функции определяет значение счетчика.
Построенные на основе T-триггеров
Рис.17 Структурная схема
Рис.18 Счетчик с произвольным порядком пересчета
| Q2 |
Q1 |
Q0 |
f2 |
f1 |
f0 |
| 1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
| 0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
| 1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
| 1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
| 0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Рис.19 Граф состояний
Построенные на основе JK-триггеров
Рис.20 Структурная схема
| 
