4.5. Счетчики импульсов

В устройствах цифровой обработки информации измеряемый параметр (угол поворота, перемещение, скорость, частота, время и т.д.) преобразуется в импульсы напряжения, число которых характеризует значение параметра. Для этого нужны счетчики.

По целевому назначению счетчики подразделяются на простые и реверсивные. Простые делятся на суммирующие и вычитающие: суммирующие предназначены для выполнения счета в прямом направлении, т.е. для сложения; вычитающие служат для выполнения счета в обратном направлении, т.е. для вычитания. Реверсивный предназначен для выполнения счета как в прямом, так и в обратном направлениях.

Показатели работы счетчика: а) модуль счета и б) быстродействие.

Модуль счета определяет максимальное количество импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком.

Быстродействие характеризуется максимальной частотой следования импульсов (f_сч).

4.5.1. Двоичные суммирующие счетчики

Они производят счет поступающих импульсов в двоичной системе счисления. Основной элемент – триггер со счетным запуском (Т-триггер) представлен на рис.4.21.

Рис.4.21. Двоичный счетчик

Счетные импульсы подаются на счетный вход первого триггера. Счетные входы последующих триггеров связаны непосредственно с прямыми выходами предыдущих. Перед поступлением счетных импульсов все разряды счетчика устанавливаются на нуль (рис.4.22).

Рис.4.22. Временная диаграмма двоичного счетчика

При поступлении первого счетного импульса первый разряд подготавливается к переключению в противоположное состояние и после окончания действия импульса переходит в состояние "1". В счетчик записывается число 1.

Состояние "1" действует на вход второго разряда; подготавливает его к переключению.

По окончании второго счетного импульса первый разряд счетчика переходит в состояние "0", а второй разряд в состояние "1". В счетчике записывается число 2 с кодом 0010. Первый разряд счетчика переключается с приходом каждого входного импульса, второй – каждого второго, третий – каждого четвертого, четвертый – каждого восьмого. Если "нарастить" счетчик, то можно считать до 32, 64, 128, 256 и т.д.

4.6. Регистры

Регистр – это устройство, предназначенное для приема, хранения, передачи и преобразования информации.

В зависимости от способа записи информации различают: параллельные регистры; последовательные регистры; смешанные регистры (универсальные).

Параллельные регистры.

Запись двоичного числа (слово) осуществляется параллельным кодом, т.е. во все разряды одновременно.

Функции: прием, хранение и передача информации (регистры памяти).

Последовательный регистр.

Он характеризуется записью числа последовательным кодом. Регистр состоит из последовательно соединенных двоичных ячеек памяти, состояния которых передаются (передвигаются) на последующие ячейки под действием тактовых импульсов. Тактовые импульсы управляют работой регистра.

N-разрядный параллельный регистр состоит из N триггеров с числом входов, соответствующим количеству источников информации (рис.4.23).

Запись цифровой информации того или иного канала в регистр осуществляется по цепи управления регистром.

Рис.4.23. Схема параллельного регистра на триггерах

На рис.4.23 условно показаны: Т₁ – триггер младшего разряда; Т₄ – триггер старшего разряда; Э₁Э₄ – элементы записи; Э₅Э₈ – элементы считывания.

Перед записью числа все триггеры устанавливаются в ноль по каналу "установка 0".

Для записи в регистр входной информации подают импульс записи, открывающий входные элементы "И". Если на входе число 1010, то это число будет записано в регистр (см. рис.4.23).

Для считывания информации подают импульс считывания. На выходные шины регистра передается код числа, записанного в регистр. При этом число, записанное в регистр, сохраняется.

На рис.4.24 представлено УГО универсального регистра.

Рис.4.24. УГО универсального регистра