СЧЕТЧИКИ

Общие сведения о счетчиках
Счётчики относятся к функциональным узлам последовательностного типа, логическое состояние которых определяется последовательностью поступления входных сигналов.

Общие сведения о счетчиках
Счётчик характеризуются прежде всего модулем счёта (ёмкостью) М.
Счетчик переходит при поступлении входных сигналов из состояния в состояние, после каждых М сигналов возвращаясь к началу цикла.
Счётчики классифицируют по:
значению модуля,
направлению счёта,
способу организации межразрядных связей,
способу подачи тактового импульса.

Общие сведения о счетчиках
По значению модуля счёта различают:
двоичные (М=2n),
двоично-кодированные (с произвольным модулем, но кодированием состояний двоичными кодами),
счётчики с одинарным кодированием и др.

Общие сведения о счетчиках
По направлению счёта счётчики делят на:
суммирующие (прямого счёта),
вычитающие (обратного счёта),
реверсивные (с изменением направления счёта).

Общие сведения о счетчиках
По способу организации межразрядных связей различают:
счётчики с последовательным,
параллельным,
комбинированными переносами.
Параллельные счётчики называют синхронными, а последовательные - асинхронными.

Счётчики со сквозным переносом
Таблица двоичного и десятичного счета

Схема счётчика по модулю 16

Временные диаграммы счётчика по модулю 16

Счётчик по модулю 16
Рассматриваемый счётчик называют счётчиком со сквозным переносом. Кроме этого данный счётчик можно назвать асинхронным, поскольку предыдущий триггер вырабатывает для последующего тактовые импульсы. По направлению счёта счётчик является суммирующим (прямого счёта).

Асинхронный счётчик по модулю 10

Синхронные счётчики
В синхронных счетчиках все триггеры получают тактовый импульс одновременно, поскольку тактовые входы их соединяются параллельно.
Такие триггеры переключаются практически одновременно.
В асинхронных счетчиках каждый триггер вносит в процесс счета определенную задержку.

Синхронный счётчик по модулю 8

Счетная последовательность импульсов

Вычитающие счетчики
Схема асинхронного вычитающего счетчика по модулю 8

Счетная последовательность импульсов

Самоостанавливающиеся счетчики

Счетчики — делители частоты
Система с делителем частоты

Схема декадного счетчика

Временные диаграммы декадного счетчика

Структурная схема делителя частоты на 50

Интегральные схемы счетчиков
Схема четырехразрядного двоичного счетчика‑делителя на 2, на 6 и на 12 (К155ИЕ4).
Если подать тактовые импульсы с частотой f на вход С1, то на выходе А получим частоту f/2.
Тактовые импульсы с частотой f на входе С2 запускают делитель на 6 и на выходе D имеем частоту f/6.

Интегральные схемы счетчиков
При этом на выходах B и C имеем импульсы с частотой f/3. На выводы R1 и R2 подаются команды сброса.
Для построения счетчика с модулем деления 12, требуется соединить делители на 1 и на 6, соединив выход А со входом С2. На вход С1 подается входная частота f, на выходе D получаем последовательность импульсов с частотой f/12.

Схема четырехразрядного двоичного счетчика

Проектирование счетчиков
Рассмотрим пример структурного проектирования счетчиков.
Выполним синтез структуры суммирующего синхронного (параллельного) счетчика по модулю 10 на JK‑триггерах.

Проектирование счетчиков
Для реализации счетчика требуется не менее 4 триггеров, поскольку трех триггеров недостаточно 23<10. Чтобы получить структуру с минимальным числом триггеров, примем m=4 (четырехразрядный счетчик). При этом 2m-M=24-10=6 состояний счетчика будут нештатаными.
Рассмотрим таблицу состояний счетчика, в которой в последних четырех столбцах показана функция переходов F для каждого разряда.

Таблица состояний счетчика

Функция переходов
FQ=∆ переход из состояния Qn=0 в Qn+1=1,
FQ=∆ переход из состояния Qn=1 в Qn+1=0,
FQ=0 сохранение состояния Qn=Qn+1=0,
FQ=1 сохранение состояния Qn=Qn+1=1.

Карты Карно для функции переходов

Словарь переходов для JK-триггера

Карты Карно для входов J и K триггеров

Выражения для функции входов J и K триггеров