Счетчики импульсов.

Счетчик – последовательностное цифровое устройство, предназначенное для счета входных сигналов.

Классификация.

1. По направлению счета различных суммирований, которыми каждый входной сигнал вызывает инкремент выходного сигнала:

1.1. Вычитающий уменьшение выходного сигнала – декремент;

1.2. Реверсный, осуществляющий либо инкремент, либо декремент, в зависимости от содержания строб-сигнала.

2. По организации межразрядных связей:

2.1. с последовательным переносом информации между разрядами;

2.2. с параллельным переносом информации между разрядами.

3. В зависимости от коэффициента пересчета (модуль счетчика):

3.1. двоичные à , где k – число разрядов;

3.2. ДДК à , где k – любое.

Физическое осуществление счетчиков.

Счетчики выполняются на триггерах, количество которых является разрядностью передаваемой информации. Триггеры соединены последовательно (прямо или инверсно) со счетным входным последующим переносом.

З-ех разрядный суммирующий счетчик с последовательным переносом.

В D-триггере информация со входа D подается на прямой выход. При последовательном переносе осуществляется последовательное срабатывание триггеров. В данном случае D-триггеры прямые динамические, срабатывание осуществляется на входе счетного импульса.

Таблица истинности.

С	Т1	Т2	Т3	Выходное двоичное слово	Десятичный эквивалент
Q1		Q2		Q3
Исходное состояние
1ый импульс 0à1
2ой импульс 0à1
3ий импульс 0à1
4ый импульс 0à1
5ый импульс 0à1
6ой импульс 0à1
7ой импульс 0à1
8ой импульс 0à1

Основные параметры счетчиков.

1. Модуль счета/коэффициент пересчета – количество импульсов, поступающих на вход, после которых внутренняя схема приходит в исходное состояние.

Модуль – отношение числа импульсов на входе схемы к числу импульсов на выходе старшего разряда.

2. tср (tсрабатывания) – время между поступлением строб-сигнала на С-вход и установлением выходного сигнала в старшем разряде.

, где n- число разрядов.

Более выгодным является счетчик с параллельным переносом информации, в котором срабатывание всех триггеров происходит одновременно при поступлении строб-сигналов на все входы.

Составим временную диаграмму работы счетчика.

Вычитающий счетчик.

1. Выходной сигнал снимается прямо с инверсного выхода.

2. На счетный вход подают вход прямого выхода.

В вычитающем счетчике на счетный вход последующего триггера сигнал поступает с прямого выхода предыдущего триггера.

При значении необходимо сбросить счетчик в исходное состояние после поступления заданного количества входных импульсов. Например, пусть заданное . Операция осуществляется с помощью добавочных элементов и с использованием триггеров с установочными входами. Установочные входы RS имеют приоритетное действие: при поступлении на них сигналов счетчик сбрасывается в исходное состояние.

Регистры.

Регистр – последовательностная ИС, предназначенная для записи, временного хранения и выдачи цифровой информации и выполнения сдвиговых операций.

УГО параллельного регистра однофазного по входу и выходу:

Выполняемые операции:

· Запись информации;

· Чтение информации;

· Хранение информации;

· Сдвиг вправо/влево;

· Отчистка.

Все регистры синхронные, т.е. запись и выдача информации производится по сигналу синхронизации на входе CLOCK.

Физическое исполнение:

Физически регистр представляет собой определенным образом соединенный набор триггеров, причем в качестве триггеров применяются RS-, D-, JK-триггеры, но чаще D- триггеры.

D0-D7 – информационные входы;

С – вход синхронизации (разрешение работы);

R/W – чтение/запись информации;

Е – очистка.

Классификация регистров.

1. По способу приема и выдачи информации:

1.1. параллельные;

1.2. последовательные;

1.3. универсальные.

1. По виду сигналов на входе и выходе (прямые, инверсные):

2.1. парофазные, когда входной и выходной сигнал прямой и инверсный;

2.2. однофазные, когда входной и выходной сигнал либо прямой, либо инверсный.

Последовательностный трехразрядный регистр на динамических D-триггерах.

Представлена внутренняя структурная схема последовательностного регистра, однофазного по входу ипарафазного по выходу.

УГО:

Таблица истинности:

При последовательном вводе информации на вход D вводимое слово данных появляется на выходе в параллельном коде, в данном случае, на третьем такте, а в общем случае, такт определяется разрядностью вводимого слова.

Пример: КР155ИР13

Параллельный трехразрядный регистр на динамических D-триггерах.

УГО:

Параллельный код на входе передается в параллельный код на выходе.

Пример: КР155ИР15

Универсальный регистр.

Данный регистр выполняет следующие операции:

· Если V=1, то схема работает как последовательностный регистр, тогда информация со входа D переписывается на выходы Q0-Q3 при всяком спаде С1 с 1 на 0;

· Если V=0, то схема работает как параллельный регистр, тогда информация со входов D0-D3 переписывается на выходы Q0-Q3 при всяком спаде С2 с 1 на 0.

Пример: КР155ИР1

Область применения:

· Для временного хранения информации во внутренних регистрах МП – сверхоперативная память;

· Как промежуточная область памяти между ЗУ и другими устройствами МП-системы (между шинами, портами вода/вывода).

Тристабильные драйверы.

Принцип действия тристабильного драйвера совпадает с принципом действия ЛЭ «Запрет».

УГО:

Таблица истинности (для нижней схемы):

Главным в работе тристабильного драйвера является разрешающий работу вход Е (ENABLE). Если на входе Е сигнал соответствующего уровня (в данном случае 0), то схема разрешает передачу информации со входа на выход к устройству, которое подключено к драйверу. Если на входе Е сигнал высокого уровня «1», то схема находится в 3ем состоянии с высоким выходным сопротивлением, иначе говоря, работает в режиме х.х., т.е. отключена от устройства, которому необходимо передать информацию.

Область применения: в шинных формирователях, через которые все устройства МП-системы подключаются к системным шинам. Тот формирователь, который получил сигнал Е, будет общаться с ним через шину.

Схемное решение:

Строится на основе базового элемента ТТЛ-логики - И-НЕ, который дополняется вентилями, обеспечивающими подачу сигнала Е. Базовый элемент представляет собой инвертор, но т.к. транзистор VT1 многоэмиттерный, т.е. состояние выхода Q зависит от состояния входов D0-D7, то схема называется И-НЕ.

Добавление диода VD2, подключение его к точке А и соединение с одним из эмиттеров VT1 позволяет или запрещает работу схемы в зависимости от сигнала на входе Е. Сигнал «1» на входе Е приводит к открытию VT2 и VT4, сигнал на выходе – «0». Сигнал «0» на входе Е (даже если D1, D0=0), то работа схемы разрешена и зависит от сигналов на входах D0-D7.