Реферат: Общие сведения о счетчиках

🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Счётчики относятся к функциональным узлам последовательностного типа, логическое состояние которых определяется последовательностью поступления входных сигналов. Счётчики применяются в различных цифровых устройствах. Назначение счётчика очевидно: это подсчёт числа некоторых событий или временных интервалов, либо упорядочение событий в хронологической последовательности. Счётчики могут выполнять и другие функции, например, их можно использовать для адресации, в качестве делителей частоты и элементов памяти.
Счётчик характеризуются прежде всего модулем счёта

(ёмкостью) М. Он 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, по способу подачи тактового импульса.
По значению модуля счёта

различают двоичные ( М=2n
), двоично-кодированные (с произвольным модулем, но кодированием состояний двоичными кодами), счётчики с одинарным кодированием и др.
По направлению счёта

счётчики делят на суммирующие (прямого счёта), вычитающие (обратного счёта) и реверсивные (с изменением направления счёта).
По способу организации межразрядных связей

различают счётчики с последовательным, параллельным и комбинированными переносами. Параллельные счётчики называют синхронными, а последовательные - асинхронными.
Цифровую схему, выполняющую функцию счёта, можно собрать из триггеров. Рассмотрим некоторые схемы счётчиков.
Процедура двоичного и десятичного счёта показана в табл. 13.1. Используя 4
двоичных разряда ( D
, C
, B
и A
) можно считать от 0000
до 1111
(от 0
до 15
в десятичной системе). Столбец А
соответствует самому младшему разряду, а столбец D
самому старшему разряду. Если нужен счётчик, который считает от 0000
до 1111
(в двоичной системе), у него должно быть 16
различных выходных состояний, т.е. нужен счётчик с модулем 16
. На рис.13.1 показана схема счётчика по модулю 16
, составленная из 4
JK
‑триггеров. Каждый JK
‑триггер работает в режиме переключения ( J=K=1
). Пусть в начальный момент состояние выходов счётчика соответствует двоичному числу 0000
(счётчик очищен). При поступлении тактового импульса 1
на синхронизирующий вход ( C
) триггера T1
этот триггер переключается (при прохождении среза импульса) и на индикаторе появляется двоичное число 0001
. Тактовый импульс 2
возвращает триггер T1
в исходное состояние 0
( Q=0
), что в свою очередь приводит к переключению триггера T2
в состояние 1
( Q=1
). На индикаторе появится число 0010
. Счёт продолжается: срез сигнала на выходе каждого триггера запускает следующий триггер.
Таблица двоичного и десятичного счета
Рис.13.1. Схема счетчика по модулю 16

Из табл.13.1 видно, что цифры ( 1
или 0
) в столбце А
изменяется на каждом шаге счёта, т.е. триггер T1
переключается с приходом каждого нового тактового импульса. Из столбца В
видно, что триггер T2
переключается в два раза реже триггера T1
. Каждый более старший разряд «переключается» в 2
раза реже предыдущего.
На рис.13.2 показаны временные диаграммы при работе счётчика в процессе счёта до 10
(двоичное число 1010
).
Рис.13.2. Временные диаграммы работы счетчика по модулю 16

Синхронизирующему входу состветствует верхняя диаграмма. Диаграммы для выходов Q
триггеров T1
, T2
, T3
, T4
приведены ниже. Под диаграммами указаны двоичные числа, соответствующие различным состояниям счётчика. Из рис.13.2 видно, что тактовые импульсы запускают только триггер T1
, триггер T1
запускает триггер T2
, триггер T2
запускает триггер T3
и т.д. Каждый триггер воздействует только на один (следующий за ним триггер), поэтому для переключения всех триггеров необходимо некоторое время. Например, на импульсе 8
(рис.13.2) тактовый импульс запускает триггер T1
, вызывая его переключение в состояние 0
. Это в свою очередь приводит к переключению триггера T2
из состояния 1
в состояние 0
. Затем точно также переключается T3
. В момент установки на выходе Q
триггера T3
уровня логического 0
запускается триггер T4
, который переключается из состояния 0
в состояние 1
. Таким образом, изменение состояний последовательно распространяется по цепочке триггеров. 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, изображённый на рис.13.1 является суммирующим (прямого счёта).
Счётчик по модулю 10
считает от 0000
до 1001
(от 0
до 9
в десятичной системе), т.е. до черты в табл.13.1. Для построения такого счётчика трёх триггеров недостаточно ( 10
> 23
), поэтому он содержит 4
триггера, но имеет обратные связи, останавливающие счёт при коде 9=1001
. На рис.13.3 показана схема счётчика по модулю 10
, в которую кроме 4
триггеров включён логический элемент И‑НЕ, для установки всех триггеров в нулевое состояние (очистки счетчика) с приходом десятого импульса.
Рис.13.3. Схема асинхронного счетчика по модулю 10

Рассмотрим принцип работы данной схемы (рис.13.3). Из табл.13.1 видно, что за числом 1001
следует 1010
( 10
в десятичной системе). При подаче логической 1
, содержащейся в разрядах двоек и восьмерок двоичного числа 1010
, на входы элемента И‑НЕ, этот элемент подаст логический 0
на входы R
четырех триггеров. Таким образом, все триггеры установятся в состояние 0
и счетчик снова начинает считать от 0000
до 1010
. Подобное использование логического элемента И‑НЕ позволяет создать счетчики с некоторыми другими значениями модуля. Счетчик, изображенный на рис.13.3 называют также декадным (десятичным) счетчиком.
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, поэтому младшие разряды результирующего кода появляются на выходах триггеров не одновременно, т.е. несинхронно с соответствующим тактовым импульсом. Например, для четырехразрядного асинхронного счетчика код 1111
появится на выходах триггеров уже после того, как поступит шестнадцатый тактовый импульс. Код 1111
сформируется не одновременно.
Рассмотрим схему 3
‑разрядного счетчика по модулю 8
(рис.13.4). Все синхронизирующие входы триггеров ( C
) соединены параллельно, тактовые импульсы поступают непосредственно на синхронизирующий вход каждого триггера.
Рис.13.4. Схема синхронного счетчика по модулю 8

Последовательность двоичных чисел, проходимая счетчиком за один цикл счета (счетная последовательность) приведена в табл.13.2.
Счетная последовательность импульсов
Рассмотрим принцип работы данного счетчика в течение одного цикла счета. На каждом шаге цикла входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера.
Импульс 1
— строка 2

табл.13.2. Переключается только триггер T1
, поскольку только у него на входах J
и K
действует уровень логической 1
. T1
переходит из состояния 0
в состояние 1
.
Результат: на выходе счетчика 001
.
Импульс 2
— строка 3

. Переключаются два триггера T1
и T2
, поскольку на входах J
и K
этих триггеров действует уровень логической 1
. T1
переходит из состояния 1
в состояние 0
, T2
— из состояния 0
в состояние 1
.
Импульс 3
— строка 4

. Переключается только один триггер. T1
переходит из состояния 0
в состояние 1
. T2
не переключается, поскольку на входах J
и K
действует уровень логического 0
.
Импульс 4
— строка 5

. Все триггеры меняют свое состояние на противоположное. T1
и T2
переходят из 1
в 0
. T3
переключается из 0 в 1.
Импульс 5
— строка 6

. Триггер T1
переходит из состояния 0
в состояние 1
.
Импульс 6
— строка 7

. Переключаются два триггера. T1
переходит из 1
в 0
, T2
- из 0
в 1
.
Импульс 7
— строка 8

. Триггер T1
переходит из состояния 0
в состояние 1
.
Импульс 8
— строка 9

. Все триггеры меняют свое состояние, переходя из 1
в 0
.
Следует заметить, что в данном счетчике JK
‑триггеры используются как в режиме переключения ( J=K=1
), так и в режиме блокировки ( J=K=0
).
Помимо суммирующих счетчиков (прямого счета), рассмотренных выше, существуют счетчики которые считают в обратном направлении - вычитающие

.
Рассмотрим схему асинхронного вычитающего счетчика по модулю 8
(рис.13.5).
Рис.13.5. Схема асинхронного вычитающего счетчика по модулю 1

Отличие данной схемы от схемы суммирующего счетчика (рис.13.1) состоит в способе переноса сигнала от триггера к триггеру. В суммирующем счетчике синхронизирующий вход каждого триггера связан с прямым выходом Q
предыдущего триггера. В вычитающем счетчике синхронизирующий вход каждого триггера связан с инверсным выходом предыдущего триггера. В счетчике изображенном на рис.13.5, перед началом счета в обратном направлении предусмотрена предварительная его установка в состояние 111
(десятичное число 7
) с помощью входа предустановки ( S
). Счетная последовательность двоичных чисел приведена в табл.13.3.
Счетная последовательность импульсов
Вычитающий счетчик, схема которого показана на рис.13.5 — счетчик циклического типа. Когда этот счетчик приходит в состояние 000
, он снова начинает счет с двоичного числа 111
. В некоторых случаях нужны счетчики, которые останавливаются, когда исчерпывается вся счетная последовательность. Рассмотрим, какие изменения нужно внести в схему вычитающего счетчика, чтобы счет прекращался при достижении состояния 000
.
Рис.13.6. Схема самоостанавливающегося счетчика
Из рис.13.6 видно, что для этого нужно ввести в схему логический элемент ИЛИ, который будет устанавливать на входах J
и K
триггера T1
уровень логического 0
, когда на выходах ( C
, B
, A
) счетчика появится сигнал 000
. Если нужно начать новый цикл счета с двоичного числа 111
, на вход предустановки S
следует подать уровень логического 0
.
Используя один логический элемент или их комбинацию, можно останавливать счет прямом и обратном направлении, на любом наперед заданном двоичном числе. Выход логического элемента нужно для этого присоединить к входам J
и K
первого триггера в асинхронном счетчике. При этом триггер T1
переводится в режим хранения.
Одной из функций которую выполняют счетчики в цифровых системах, является деление частоты. Пример простой системы с делителем частоты показан на рис.13.7. Эта система составляет основу цифровых часов. Периодический сигнал электросети с частотой 50
Гц, сформированный в виде последовательности прямоугольных импульсов, подается на вход системы, которая делит частоту на 50
.
Рис.13.7. Система с делителем частоты
На выходе схемы имеем последовательность прямоугольных импульсов с частотой 1
Гц ( 1
импульс в 1
сек). Это таймер секунд.
На рис.13.8 схематически изображен декадный счетчик, а на рис.13.9 приведены временные диаграммы для его синхронизирующего входа C
и выхода QD
, соответствующего двоичному разряду восьмерок.
Рис.13.9. Временные диаграммы декадного счетчика
Из рис.13.9 видно, что 20
импульсов на входе счетчика преобразуются в 2
выходных импульса. Выполняется деление 20/2=10
. Снимая сигнал с входа QD
, декадного счетчика, получим счетчик‑делитель на 10
. Т.е. частота выходного сигнала состовляет 1/10
частоты на входе счетчика.
Последовательно соединяя рассмотренный декадный счетчик (счетчик‑делитель на 10
) и по модулю 5
(счетчик‑делитель на 5
) получим схему, осуществляющую деления частоты на 50
. Структура такой схемы показана на рис.13.10. Последовательность прямоугольных импульсов с частотой 50
Гц поступает на вход счетчика - делителя на 5
, а с его выхода с частотой 10
Гц подается на вход счетчика‑делителя на 10
. На выходе схемы получим сигнал с частотой 1
Гц.
Рис.13.10. Структурная схема делителя частоты на 50

Функция деления частоты используется в таких цифровых устройствах, как частотомер, осциллограф и т.п.
На рис.13.11 представлена схема четырехразрядного двоичного счетчика‑делителя на 2
, на 6
и на 12
(К155ИЕ4).
Рис.13.11. Схема четырехразрядного двоичного счетчика
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
. 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
.
Рассмотрим пример структурного проектирования счетчиков. Выполним синтез структуры суммирующего синхронного (параллельного) счетчика по модулю 10
на JK‑
триггерах. Следует отметить, что синхронные счетчики обычно строятся на базе RS
, JK
, D
‑триггеров, синхронизируемых фронтом.
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 (табл. 13.4.), в которой в последних четырех столбцах показана функция переходов F
для каждого разряда.
Функция переходов

показывает изменения (или сохранения) состояния разряда в зависимости от значений управляющих сигналов. Эта функция принимает следующие значения

переход из состояния Qn=0
в Qn+1=1
,
переход из состояния Qn=1
в Qn+1=0
,
Используя таблицу состояний счетчика (табл. 13.4) для каждого разряда представляем функцию переходов в виде карты Карно (рис. 13.12).
Рис. 13.12. Карты Карно для функции переходов
В клетках карты указываются значения функции переходов. Знаком «X» обозначаются безразличные наборы, которые соответствуют нештатным состояниям счетчика.
Определив для каждого из значений FQ
соответствующие ему значения входных переменных J
и K
, получим словарь переходов

JK
‑триггера (табл. 13.5).
Используя словарь переходов JK
‑триггера получаем карты Карно для функций входов J‑
и K‑
триггеров в каждом разряде (рис. 13.13).
Рис. 13.13. Карты Карно для входов J
и K
триггеров
На основание карт Карно произведем минимизацию функции входов. В результате объединения клеток, показанных на рис. 13.13, получим простые выражения для функции входов
Рассмотрим более подробно минимизацию функции J4
. Эта функция имеет восемь безразличных наборов, обозначенных «X» на рис. 13.13. Доопределим функцию таким образом, чтобы она имела значения J4=1
при ABCD=1111
, выполним объединение клеток (рис. 13.13) и получим минимально дизъюктивную нормальную форму (МДНФ) в виде
В соответствие с полученными выражениями для функции входов построим декадный счетчик (рис. 13.14).
Рис. 13.14. Схема декадного счетчика
Из рис.13.14 видно, что схема декадного счетчика реализована на четырех триггерах и трех логических элементах И, два из которых имеют два входа и один имеет три входа. Счетчик, изображенный на рис. 13.14 является параллельным, т.к. все триггеры переключаются одновременно (синхронно).

Название: Общие сведения о счетчиках
Раздел: Рефераты по информатике, программированию
Тип: реферат
Добавлен 18:09:43 31 января 2009 Похожие работы
Просмотров: 1044
Комментариев: 14
Оценило: 6 человек
Средний балл: 4.7
Оценка: 5   Скачать

Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Общие сведения о счетчиках
Дипломная работа: Страхование автотранспортных средств (КАСКО)
Мини Сочинение На Тему Повар
Рациональное Использование Природных Ресурсов Реферат
Курс Лекций На Тему Экономическая География И Экономика Природопользования
Курсовая работа по теме Изучение психологии материнства
Реферат: «Философия паркура»
Реферат: Литература - Фармакология (лечение анемий, ферментные препараты)
Курсовая Работа На Тему Бюджетно-Налоговая Политика
Реферат: Банки и банковская система в России и США. Скачать бесплатно и без регистрации
Участники Уголовного Судопроизводства Курсовая
Реферат по теме Как продлить и сохранить успех
Курсовая работа по теме Стратегическое управление персоналом предприятия
Реферат по теме 'О культуре' по работе Н.А. Бердяева 'Философия неравенства'
Реферат: Административно-правовой статус граждан Российской Федерации 2
Решение Контрольных Работ На Заказ
Дипломная работа: Прокурорский надзор и ведомственный контроль за законностью отказа в возбуждении уголовного дела
Мархи Магистерские Диссертации
Картина Кружевница Сочинение 4 Класс Короткое
Контрольная Работа По Алфавиту Английского Языка
Реферат: Organized Crime Essay Research Paper Are they
Реферат: Продвижение сайта: ссылки
Доклад: Особенности философии Возрождения
Доклад: Реформы Александра II