8. Счетчики.

Цифровой частотомер.

Одним из важных применений десятичного счетчика является цифровой частотомер. Он работает следующим образом. Обычное гармоническое колебание, частота которого измеряется, превращается в колебание в виде прямоугольной волны. Прямоугольная волна подается на десятичный счетчик, считающий, например, в течение 1 с. Число прямоугольных импульсов, сосчитанных счетчиком за 1 с, равно измеряемой частоте.

Двоичный счетчик

Схема 4-х разрядного двоичного счетчика на JK-триггерах показано на рис. 3,а. Временные диаграммы работы этого триггера приведены на рис.3, б.

Как видно из временных диаграмм, до прихода первого импульса все триггеры находились в нулевом состоянии. В конце первого импульса нулевой триггер переключается в противоположное состояние, т.е. Q0=1, так как J=K=1. В конце второго импульса этот триггер переключается в нулевое состояние, Q0=0 и т.д.

Переход нулевого триггера в нулевое состояние является синхронизирующим сигналом для первого триггера. В этот момент первый триггер изменяет свое состояние в противоположное, т.е. на выходе Q1=1 и т.д. Из временных диаграмм видно, что частота следования импульсов каждым триггером делится на 2.

Наблюдая состояние выходов Q0, Q1, Q2 и Q3, можно судить о том сколько пришло импульсов. Например, при нулевом импульсе Q0=Q1=Q2=Q3=0. После прихода 15-и импульсов Q0=Q1=Q2=Q3=1.

В первом случае это соответствует записи числа 0 в виде 0000, а во втором – записи числа 15 в виде 1111. После прихода 8-и импульсов Q0=Q1=Q2=0 и Q3=1, чему соответствует двоичное число 1000. Как видно из последнего примера, Q3 определяет высший разряд, Q0 – меньший и т.д.

В интегральном исполнении выпускаются 4-, 8- и 12-ти разрядные счетчики. Как видно из временных диаграмм, счетчики одновременно являются и делителями частоты. N-й триггер делит частоту в 2N раз.

Двоично-десятичный счетчик

Десятичный счетчик считает в двоично-десятичном коде от 0 до 10. При поступлении на вход десятичного счетчика десятого импульса все его выходы устанавливаются в нулевое состояние.

Схема десятичного счетчика показана на рис. 4,а, а временные диаграммы – на рис. 4,б. Благодаря обратной связи инвертирующего выхода 3-го триггера со входом 1-го триггера на входе 1-го триггера сигнал J1=НЕ(Q3)=1, пока не пришел и не закончился 8-й импульс.

После окончания 8-го импульса НЕ(Q3)=0. В соответствии с таблицей состояний JK-триггера выход первого триггера Q1=0, так как для него J1=НЕ(Q3)=0; К1=1.

2-й триггер является Т-триггером, так как у него J=K=1=const, и управляется он импульсом Q1, точнее, когда этот сигнал изменяется с 1 на 0. В соответствии с временными диаграммами переключение 2-го триггера произойдет лишь после 14-го импульса.

3-й триггер в 10-м импульсе имеет J1=Q1=0, J2=Q2=0; K1=K2=1 и поэтому в конце 10-го импульса он переключается в 0, т.е. Q3=0. Именно в этот момент зануляется синхронизирующий сигнал этого триггера, здесь Q0.

Из временных диаграмм видно, что после 10-го импульса выходы всех триггеров находятся в нулевом состоянии. Если выход Q3 подать на вход С нулевого триггера следующего десятичного счетчика, то на выходе этого триггера Q0 становится равным 1 по окончании импульса Q3 первого десятичного счетчика. Таким образом, первый декадный счетчик считает единицы, а второй – десятки.