Полная версия

Главная arrow Информатика arrow Вычислительная техника

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Суммирующий счетчик с последовательным переносом

Принцип построения рассмотрим на примере 3-х разрядного счетчика. Так как число триггеров N=3, то максимальное число перебираемых комбинаций, т.е. модуль счета КСЧ=2М=8. Естественный порядок смены состояний счетчика приведен в таблице 4.19.

В качестве исходного принято состояние, которое определяется нулевым уровнем на выходах всех триггеров, т.е. Qi=Q2=Q3=0. С приходом очередного счетного импульса к содержимому счетчика прибавляется единица. При этом увеличивается на единицу номер состояния счетчика, являющийся десятичным эквивалентом соответствующего данному состоянию двоичного числа. Так, например, после 1-го импульса счетчик переходит в состояние Qi=l, Q2 = Q3 = 0 (десятичный эквивалент - 1). После 5-го импульса счетчик находится в состоянии Qi=l, Q2=0, Q3=l (число 5) и т.д.

Таблица 4.19

номер вход, импульса

сь

Q2

Qi

исх.состояние

0

0

0

1

0

0

1

2

0

1

0

3

0

1

1

4

1

0

0

5

1

0

1

6

1

1

0

7

1

1

1

8

0

0

0

Анализ таблицы 4.19 показывает, что изменения состояния каждого последующего разряда происходят при изменении состояния предыдущего разряда от 1 к 0. Это означает, что всякий раз, когда данный триггер в счетчике переходит из состояния 1 в 0, на его выходе должен формироваться сигнал переноса, опрокидывающий следующий триггер. Если же данный триггер переходит из 0 в 1, то сигнала переноса на его выходе не должно быть.

Анализ таблицы 4.19 позволяет сделать следующие выводы:

  • 1. Для построения счетчика необходимо брать счетные триггеры (Т-, TV-типа; JK- или D-триггеры, преобразованные в Т-триггеры; триггеры с динамическим управлением).
  • 2. Так как срабатывание последующего триггера происходит при перепаде на прямом выходе Q предыдущего триггера от 1 к 0, то триггеры должны быть 2-х ступенчатой структуры (они изменяют свое состояние с окончанием входного импульса).
  • 3. Если входы триггеров прямые статические, то необходимо соединять прямой выход Q предыдущего триггера с прямым входом следующего триггера.

На основании этих выводов и построена схема асинхронного 3-х разрядного суммирующего счетчика на Т-триггерах (рис.4.81). На этом же рисунке приведены временные графики работы этого счетчика.

Схема асинхронного 3-х разрядного суммирующего счетчика на Т-триггерах, временные графики работы и У ГО счетчика

Рис.4.81 Схема асинхронного 3-х разрядного суммирующего счетчика на Т-триггерах, временные графики работы и У ГО счетчика.

Перед началом работы счетчик устанавливается в исходное состояние Qi=0, i=l,3- Для этого по шине «Уст.О» кратковременно подается импульс на установочные входы R каждого триггера. После подачи 1-го счетного импульса счетчик перейдет в состояние: Qi=l, Q2=0, Q3=0. (Двоичное число «001» - десятичный эквивалент «1»).

Переход счетчика в это состояние произойдет при перепаде входного импульса от 1 к 0 с временной задержкой tT. После окончания 2-го счетного импульса триггер вновь сработает и на его выходе образуется перепад от 1 к 0. Поэтому с задержкой tT триггер ТТ2 перейдет в состояние Q2=l. Триггер ТТ3 останется в состоянии Q3=0, т.к. на выходе Q2 был перепад от 0 к 1. Итак, после 2-го счетного импульса счетчик перешел в состояние Qi=0, Q2=l, О3=0, что соответствует двоичному числу «010» и т.д.

После 7-го импульса все триггеры перейдут в состояние: Qi=l, Q2=Q3=1 (двоичное число «111»). Следующим 8-м импульсом счетчик переводится в состояние: Qj=0, i=l,3, т.к. на выходах Qi и Q2 образуются перепады от 1 к 0. Счет числа импульсов в счетчике начинается сначала. Информация о количестве подсчитанных импульсов отображается на выходах Qb Q2, Q3, например, с помощью лампочек.

Из временных диаграмм видно, что в наихудшем случае установление нового состояния счетчика происходит с задержкой, равной утроенной задержке переключения одного триггера tT, что обусловлено распространением сигнала переноса через все разряды счетчика. В общем случае быстродействие счетчика оценивается формулой:

где Т0 - период следования счетных импульсов; tc - длительность счетного импульса; tT - задержка переключения одного триггера;

N - число триггеров в счетчике;

tC4 - время необходимое для считывания результата.

Из формулы (4.26) видно, что в счетчике с последовательным переносом неэффективно используется быстродействие триггеров, что обусловлено зависимостью времени установления нового состояния счетчика от его разрядности. В этом и состоит существенный недостаток счетчика с последовательным переносом.

УГО рассмотренного счетчика приведено на рисунке 4.81. В левом поле показан вход счетчика (вход Ti триггера младшего разряда) и установочный вход R. В правом поле указывается «вес» каждого разряда кода.

Вычитающий счетчик с последовательным переносом Вычитающий счетчик с последовательным переносом имеет обратный порядок смены состояний: с приходом очередного счетного импульса содержащееся в счетчике число уменьшается на единицу (таблица 4.20).

Таблица 4.20

номер вход, импульса

сь

Q2

Qi

исх.состояние

1

1

1

1

1

1

0

2

1

0

1

3

1

0

0

4

0

1

1

5

0

1

0

6

0

0

1

7

0

0

0

8

1

1

1

Проанализировав таблицу 4.20, можно сделать выводы:

  • - для построения вычитающего счетчика также необходимы счетные триггеры 2-х ступенчатой структуры;
  • - срабатывание последующих триггеров происходит при перепаде на прямых выходах Qi предыдущих триггеров от 0 к 1.

Однако, если входы триггеров прямые статические, то срабатывание триггеров 2-х ступенчатой структуры происходит при перепаде от 1 к 0. Но такой перепад образуется на инверсных выходах Q; триггеров. Следовательно, при построении вычитающего счетчика необходимо соединить инверсный выход О; каждого предыдущего триггера с прямым входом последующего тригге-

153

ра. Схема вычитающего счетчика и временные графики его работы (без учета задержек переключения триггеров) показаны на рисунке 4.82.

Схема асинхронного 3-х разрядного вычитающего счетчика на Т-триггерах, временные графики работы и У ГО счетчика

Рис. 4.82 Схема асинхронного 3-х разрядного вычитающего счетчика на Т-триггерах, временные графики работы и У ГО счетчика

Рассмотрим логику работы счетчика. Перед началом счета все триггеры устанавливаются в Qj=l кратковременной подачей 1 на установочные входы S.

Первый счетный импульс переводит триггер младшего разряда ti в Qi=0 (Qi=l) после его окончания (т.к. схема триггера 2-х ступенчатая). Остальные триггеры состояния не изменяют (см. графики).

С поступлением следующего счетного импульса триггер младшего разряда вновь изменяет состояние: из Qi=0 переходит в Qi=l, но теперь на его инверсном выходе происходит перепад из 1 в 0. Следовательно, состояние 2-го триггера изменится на противоположное (Q2=0, a Q2 =1).

Далее процессы повторяются аналогично: всякий раз, когда состояние предыдущего триггера по прямому выходу Qj изменяется из 0 в 1, на инверсном выходе Qj происходит изменение из 1 в 0, что приводит к срабатыванию последующего триггера.

После 7-го счетного импульса все разряды счетчика устанавливаются в Qi=0 (Qi=l) и при подаче 8-го импульса все триггеры последовательно изменяют свое состояние на противоположное (по логике работы 2-х ступенчатого триггера). Счетчик возвращается в исходное состояние, когда во всех его разрядах записана 1.

Быстродействие вычитающего счетчика оценивается той же формулой (4.26), т.е. такое же, как и суммирующего счетчика.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>