§ 2.10 Счетчики.

Счетчиком называется последовательностное устройство, предназначенное для счета входных импульсов и фиксации их числа в определенном коде.

Строятся, как и регистры, из n однотипных, связанных между собой разрядных схем (триггеров) и некоторых комбинационных схем, формирующих сигналы управления триггерами.

Счетчик выполняет операции:

– установка в ноль

– запись входной информации

– хранение

– выдача информации

– инкремент (увеличение хранящегося кода на единицу)

– декремент (уменьшение хранящегося кода на единицу)

– деление частоты входных сигналов

Основные параметры счетчика:

а) Модуль счета (основание счетчика) – M – максимальное число импульсов, после прихода которых счетчик устанавливается в исходное состояние.

б) Основным динамическим параметром является время установления выходного кода – t_k – временной интервал между моментом подачи входного сигнала и моментом установления нового кода на выходе.

t_k определяет максимально возможную частоту входных импульсов.

Классификация счетчиков:

1) по значению M:

• двоичные (модуль счета равен целой степени числа два)

• двоично-кодированные (модуль счета может принимать любое, не равное целой степени числа два, значение)

2) по направлению счета:

• суммирующие (выполняют операцию инкремента)

• вычитающие (выполняют операцию декремента)

• реверсивные (выполняют операции инкремента и декремента)

3) по способу межразрядных связей:

• с последовательным переносом

• с параллельным переносом

• с комбинированным последовательно-параллельным переносом

4) по способу переключения сигнала С

• синхронные (каждый триггер переключается по сигналу C)

• асинхронные (каждый триггер переключается выходным сигналом предыдущего)

Строят счетчики чаще всего либо на Т-триггерах, либо на JK-триггерах (в счетном режиме)

5) по способу кодирования:

• двоичные

• счетчики Джонсона

• счетчики с кодом "1 из N"

Состояние счетчика считается по выходам разрядов. Входные сигналы поступают на младшие разряды.

№ п/п	С	Q2	Q1	Q0
0	1	0	0	0
1	1	0	0	1
2	1	0	1	0
3	1	0	1	1
4	1	1	0	0
5	1	1	0	1
6	1	1	1	0
7	1	1	1	1

Рассмотрим схему со сплошными линиями связи между триггерами.

Триггеры с прямым динамическим управлением. При подаче первогоC-сигнала триггер Т0 по срезу сигнала перебросится и возвратится в исходное состояние по срезу уже второго C-сигнала. Триггер Т1 перебросится по срезу выходного сигнала с Т0 и возвратится в исходное состояние по срезу уже второго сигнала с триггера Т0 и т.д.

Триггер работает последовательно!

Временная диаграмма суммирующего счетчика:

Выход Q2 формирует сигнал переноса CR.

Замечания:

1) Каждый разряд суммирующего счетчика делит частоту пополам.

2) При суммировании следующий разряд переключается при переходе предыдущего из состояния "1" в состояние "0" (см. таблицу).

3) При вычитании должно быть наоборот, поэтому вычитающий счетчик можно получить из этой же приведенной схемы, поменяв межразрядные связи (т.е. заменив сплошные линии на пунктир).

Временная диаграмма работы вычитающего счетчика:

Вывод: очевидно, если использовать триггеры с инверсным динамическим входом, то все будет наоборот.

Зависимость типа операции, выполняемой счетчиком, от вида межразрядных связей может быть представлена в виде таблицы:

Тип входа Т-триггера	Используемый выход
Прямой динам.	Декремент (вычитание)	Инкремент (суммирование)
Инверсный динам.	Инкремент (суммирование)	Декремент (вычитание)

У счетчика с последовательной связью возможно появление ложных состояний счетчика в определенный интервал времени.

Следовательно, на выходах разрядов таких счетчиков надо ставить коньюнкторы и показания снимать, например, стробированием тактового сигнала C2.

Реверсивный счетчик:

Поскольку вид межразрядных связей определяет тип счетчика, то, очевидно, реверсивный счетчик можно построить на основе схемы суммирующего или вычитающего счетчика включением мультиплексора в межразрядные связи.

Работа реверсивного счетчика аналогична работе ранее рассмотренных счетчиков. Сигнал V определяет тип счетчика.