Исследование двоичных счетчиков
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Уральский государственный технический университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВОИЧНЫХ СЧЕТЧИКОВ
Екатеринбург 2009
Исследование двоичных счетчиков
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Счетчики
Счетчиком называют устройство, сигналы, на входе которого в определенном коде отображают число импульсов, поступивших на счетный вход. Триггер Т-типа может служить примером простейшего счетчика. Такой счетчик считает до двух. Счетчик, образованный цепочкой из m-триггеров, сможет посчитать в двоичном коде 2m импульсов. Каждый из триггеров цепочки называют разрядом счетчика. Число m определяет количество разрядов двоичного числа, которое может быть записано в счетчик. Число Ксч=2m называют коэффициентом (модулем) счета.
Информация снимается с прямых и (или) инверсных выходов всех триггеров. В паузах между входными импульсами триггеры сохраняют свое состояние, т. е. Счетчик запоминает число сосчитанных импульсов.
Нулевое состояние всех триггеров принимается за нулевое состояние счетчика в целом.
После каждого цикла счета на выходах последнего триггера возникают перепады напряжения. Это свойство определяет второе назначение счетчиков: Деление числа входных импульсов. Если входные сигналы периодичны и следуют с частотой fвх , то частота выходных импульсов будет fвых=fвх/Ксч
У счетчиков в режиме деления используется выходной сигнал только последнего триггера, промежуточные состояния остальных триггеров не учитываются. Всякий счетчик может быть использован как делитель частоты. Поэтому подобное устройство часто называют счетчиком-делителем. Такие делители имеют целочисленный коэффициент деления. Элементная база современной микроэлектроники позволяет строить делители и с дробным коэффициентом деления.
Символом счетчиком на схемах служат буквы СТ (от англ. counter – счетчик). Если требуется, после символа проставляют число, характеризующее модуль счета, например СТ2.
Основные эксплуатационные показатели: емкость и быстродействие.. Емкость счетчика, численно равная коэффициенту счета, характеризует число импульсов, доступное счету за один цикл.
Быстродействие счетчика определяется разрешающей способностью tразр.сч и временем установки кода счетчика. Под разрешающей способностью подразумевают минимальное время между двумя входными сигналами, в течение которого еще не возникают сбои в работе счетчика.
Обратная величина fmax=1/tразр. сч называется максимальной частотой счета. Время установки кода tуст равно времени между моментом поступления входного сигнала и переходом счетчика в новое устойчивое состояние. Временные свойства зависят от временных характеристик триггеров и способа их соединения между собой.
Классификация счетчиков.
Цифровые счетчики классифицируются следующим образом:
По коэффициенту счета: двоичные(бинарные); двоично-десятичные (декадные) или с другим основанием счета; с произвольным постоянным модулем; с переменным модулем.
По направлению счета: суммирующие; вычитающие; реверсивные.
По способу организации внутренних связей: с последовательным переносом; с параллельным переносом; с комбинированным переносом; кольцевые.
Для двоичного счетчика с Ксч=2m, зная номера триггеров и состояния выходов Q, можно определить записанное в счетчик двоичное число
М=Qm* 2m-1+Qm-1*2m-2 +…+Q1*20,
где m-номер триггера, 2m-1 – вес m-ного разряда.
Введением дополнительных логических связей – обратных и прямых – двоичные счетчики могут быть обращены в недвоичные, для которых Ксч¹2m. Наибольшее распространение получили десятичные (декадные) счетчики, работающие с привычным Ксч=10. Десятичный счет осуществляется в двоично-десятичном коде (двоичный по коду счета, десятичный – по числу состояний).
Десятичные счетчики организуются из четырехразрядных двоичных счетчиков. Избыточные шесть состояний исключаются введением дополнительных связей.
Возможны 2 варианта построения схем: а) счет циклически идет от 0000 до 1001 и б) исходным состоянием служит 01102=610 и счет происходит до 11112=1510. Первый вариант применяют чаще.
В суммирующем счетчике каждый входной импульс увеличивает число, записанное в счетчик, на 1. Как следует из таблицы, перенос информации из одного разряда в другой, более высокий, имеет место, когда происходит смена состояния с 1 на 0.
Вычитающий счетчик действует обратным образом: двоичное число, хранящееся в счетчике, с каждым поступающим импульсом уменьшается на 1. Переполнение вычитающего счетчика происходит после достижения им нулевого состояния. Перенос из младшего разряда в старший здесь имеет место при смене состояния младшего разряда с 0 на 1.
N состояния | Состояние суммирующего счетчика | N состояния | Состояние вычитающего счетчика | ||||
Q3 | Q2 | Q | Q3 | Q2 | Q1 | ||
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1¯ | 7 | 1 | 1 | 1 |
2 | 0 | 1¬ | 0 | 6 | 1 | 1 | 0 |
3 | 0 | 1 | 1 | 5 | 1 | 0¬ | 1¯ |
4 | 1¬ | 0¯ | 0 | 4 | 1 | 0 | 0 |
5 | 1 | 0 | 1 | 3 | 0¬ | 1¯ | 1 |
6 | 1 | 1 | 0 | 2 | 0 | 1 | 0 |
7 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Подобные работы:
Исследование методов наблюдения доменов в тонких ферромагнитных пленках
Исследование особенностей граничного трения ротационным вискозиметром
Исследование процессов испарения и конденсации жидких капель
Исследование работ Фарадея по электричеству
Исследование свойств магнитных жидкостей методом светорассеяния