Состояния триггера 555ТР2

Примечание: х — неопределенное состояние (т. е. 0 или 1).

Таблица 13.3

Состояния триггера 155ТВ1

Режим работы	Входы	Выходы
`S	`R	`С	J	K	Q	`Q
Асинхронная установка			X	X	X
Асинхронный сброс			X	X	X
Не определено			X	X	X
Переключение
Сброс в 0
Установка в 1
Хранение

Таблица 13.4

Состояния триггера555ТМ2

Режим работы	Входы	Выходы
`S	`R	С	D	Q	`Q
Асинхронная установка			X	X
Асинхронный сброс			X	X
Не определено			X	X
Установка в 1
Сброс в 0

уровне `S=`R = 1, микросхема работает как JK-триггер. Кроме того, входы J и К имеют входную логику типа И. Состояния триггера 155ТВ1 приведены в табл. 13.3.

Интегральный D-триггер 555ТМ2 также имеет дополнительные `S и `R входы, которые можно использовать для предустановки выхода. Его состояния приведе­ны в табл. 13.4.

Лекция 14. Счетчики импульсов и регистры

Основные определения и виды счетчиков.Счетчиком называют цифровое уст­ройство, предназначенное для подсчета числа импульсов. В процессе работы счет­чик последовательно изменяет свое состояние в определенном порядке. Длина списка разрешенных состояний счетчика называется модулем счета К_с. Одно из возможных состояний счетчика принимается за начальное. Если счетчик начал счет от начального состояния, то каждый импульс, кратный модулю счета К_с, снова устанавливает счетчик в начальное состояние, а на выходе счетчика появля­ется сигнал переноса Р (или займа Z).

Последовательность внутренних состояний счетчика можно кодировать раз­личными способами. Чаще всего используют двоичное (двоичные счетчики) или двоично-десятичное (декадные счетчики) кодирование. Кроме этого находят при­менение счетчики с одинарным кодированием, когда состояние счетчика представлено местом расположения одной-единственной единицы или одного-единственного нуля (кольцевые счетчики), и унитарное кодирование, когда состояние счетчика представлено числом единиц или нулей (счетчики Джонсона).

Если коды расположены в возрастающем порядке, то счетчик называют сум­мирующим (Up-counter). Счетчики, у которых коды расположены в убывающем порядке, называют вычитающими (Down-counter), а счетчики, у которых направ­ление перебора кода может изменяться, называют реверсивными (Up/Down counter).

Если для работы счетчика требуется наличие синхросигнала, то такой счет­чик называют синхронным. Счетчики, которые работают без синхросигналов, называют асинхронными.

Счетчики могут быть с предварительной установкой и без нее. Для предвари­тельной установки начального состояния счетчика используются специальные входы предустановки. Установка начального состояния счетчика производится только по специальной команде записи. Во время работы счетчика в счетном режиме входы предустановки блокируются и на работу счетчика не влияют. Счет­чики с предварительной установкой называют также программируемыми, так как они позволяют изменять модуль счета К_с, который можно рассчитать по формуле

Кc = S_n2ⁿ + S_n-12^n-1 + ...+S₂2² + S₁2¹+S₀2⁰ , (14.1)

где S_k=0или 1.

По структуре счетчики делятся на последовательные (каскадные), параллель­ные и параллельно-последовательные, которые отличаются способом подачи счет­ных импульсов на входы разрядов счетчика. В последовательном счетчике счет­ные импульсы поступают только на вход первого разряда, а с его выхода перехо­дят на вход второго разряда. Таким образом, вход каждого последующего разряда счетчика соединен с выходом предыдущего. В параллельном счетчике счетные импульсы одновременно поступают на входы всех разрядов счетчика, однако благодаря внутренней организации счетчика каждому счетному импульсу соответствует срабатывание только определенных разрядов.

Для получения больших значений модуля пересчета используют каскадное соединение параллельных счетчиков. Такие параллельно-последовательные счет­чики имеют более высокое быстродействие, чем последовательные, и требуют меньших аппаратурных затрат.

Обобщенная схема счетчика приведена на рис. 14.1. Счетчик СТ можно пред­ставить в общем случае как устройство, которое содержит входную логику, управляющую работой счетчика, и выходную логику, которая используется для указания окончания счета или формирования сигнала переноса Р. Для приведения счетчика в начальное состояние используется сигнал сброса, поступающий на вход R.

Параллельный код для предварительной установки счетчика поступает на входы S₀... S_n. Сигнал разрешения параллельной загрузки М останавливает счет и позволяет подготовленным на входах S₀...S_n данным загрузиться в счетчик в мо­мент прихода очередного тактового импульса С. Счетчик считает тактовые импульсы, поступающие на вход С, если присутствует сигнал разрешения счета на входе V.

Выходными сигналами счетчика обычно являются сигналы, снимаемые с выхо­дов отдельных разрядов Q₁... Q_n , сигнал окончания счета или сигнал переноса Р.

Асинхронные счетчики. Асинхронный суммирующий счетчик можно выпол­нить на счетных триггерах любого типа. В большинстве случаев для этих целей используют JK- или D-триггеры в счетном режиме (см. лекцию 13).

Простейший четырех­разрядный счетчик на D-триггерах состоит из соединенных последо­вательно четырех счет­ных триггеров, таким образом, что выход `Q_kкаждого триггера соеди­нен с входом C_k+1 после­дующего (рис. 14.2 а).

При поступлении счет­ных импульсов на вход С₁, триггеры счетчика будут изменять свои состояния, описываемые последовательно возрастающими двоичными числами. В табл. 14.1 приведена последовательность состояния выхо­дов триггеров такого счетчика.

Для приведения счетчика в начальное состояние используется сигнал сброса R, поступающий одновременно на все входы R триггеров.

При построении асинхронного вычитающего счетчика достаточно, заменить выходы `Q триггеров на прямые выходы Q. В этом случае при поступлении им­пульса сброса R на всех выходах счетчика установятся единичные уровни, а при поступлении счетных импульсов на вход С₁ триггеры счетчика будут изменять свои состояния, описываемые последовательно убывающими двоичными числами.

Для построения асинхронного реверсивного счетчика, который может рабо­тать как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания, можно с помощью логической схемы обеспечить подачу сигналов с инверсного выхода `Q при сумми­ровании или с прямого выхода Q — при вычитании от предыдущего триггера на счетный вход последующего, как показано на рис. 14.2 в. Эта схема включается между выходом одного разряда счетчика и входом другого и, в зависимости от управляющих сигналов — сложение (U) или вычитание `(D),на вход последующе­го разряда поступает сигнал переноса Р или сигнал займа Z.

В асинхронном счетчике с приходом каждого последующего импульса на вход Q переключаются сразу несколько триггеров. Однако переключение этих триггеров происходит не одновременно, а с некоторой задержкой относительно друг друга. Это приводит к задержке в установлении выходного кода после по­ступления счетного импульса на вход С₁. При большом числе разрядов счетчика задержка выходного сигнала может быть значительной и сравнимой с периодом поступления счетных импульсов на вход С₁.

Как видно из временных диаграмм, приведенных на рис. 14.2 а, триггеры в асинхронном последовательном счетчике работают с различной частотой

Таблица 14.1