Общие сведения о счетчиках

Счётчики относятся к функциональным узлам последовательностного типа, логическое состояние которых определяется последовательностью поступления входных сигналов. Счётчики применяются в различных цифровых устройствах. Назначение счётчика очевидно: это подсчёт числа некоторых событий или временных интервалов, либо упорядочение событий в хронологической последовательности. Счётчики могут выполнять и другие функции, например, их можно использовать для адресации, в качестве делителей частоты и элементов памяти.

Счётчик характеризуются прежде всего модулем счёта (ёмкостью) М. Он переходит при поступлении входных сигналов из состояния в состояние, после каждых М сигналов возвращаясь к началу цикла. Счётчики классифицируют по значению модуля, направлению счёта, способу организации межразрядных связей, по способу подачи тактового импульса.

По значению модуля счёта различают двоичные (М=2n), двоично-кодированные (с произвольным модулем, но кодированием состояний двоичными кодами), счётчики с одинарным кодированием и др.

По направлению счёта счётчики делят на суммирующие (прямого счёта), вычитающие (обратного счёта) и реверсивные (с изменением направления счёта).

По способу организации межразрядных связей различают счётчики с последовательным, параллельным и комбинированными переносами. Параллельные счётчики называют синхронными, а последовательные - асинхронными.

Цифровую схему, выполняющую функцию счёта, можно собрать из триггеров. Рассмотрим некоторые схемы счётчиков.

Счётчики со сквозным переносом

Процедура двоичного и десятичного счёта показана в табл. 13.1. Используя 4 двоичных разряда (D, C, B и A) можно считать от 0000 до 1111 (от 0 до 15 в десятичной системе). Столбец А соответствует самому младшему разряду, а столбец D самому старшему разряду. Если нужен счётчик, который считает от 0000 до 1111 (в двоичной системе), у него должно быть 16 различных выходных состояний, т.е. нужен счётчик с модулем 16. На рис.13.1 показана схема счётчика по модулю 16, составленная из 4 JK‑триггеров. Каждый JK‑триггер работает в режиме переключения (J=K=1). Пусть в начальный момент состояние выходов счётчика соответствует двоичному числу 0000 (счётчик очищен). При поступлении тактового импульса 1 на синхронизирующий вход (C) триггера T1 этот триггер переключается (при прохождении среза импульса) и на индикаторе появляется двоичное число 0001. Тактовый импульс 2 возвращает триггер T1 в исходное состояние 0 (Q=0), что в свою очередь приводит к переключению триггера T2 в состояние 1 (Q=1). На индикаторе появится число 0010. Счёт продолжается: срез сигнала на выходе каждого триггера запускает следующий  триггер.

Таблица 13.1.

Таблица двоичного и десятичного счета

Рис.13.1. Схема счетчика по модулю 16

Из табл.13.1 видно, что цифры (1 или 0) в столбце А изменяется на каждом шаге счёта, т.е. триггер T1 переключается с приходом каждого нового тактового импульса. Из столбца В видно, что триггер T2 переключается в два раза реже триггера T1. Каждый более старший разряд «переключается» в 2 раза реже предыдущего.

На рис.13.2 показаны временные диаграммы при работе счётчика в процессе счёта до 10 (двоичное число 1010).

Рис.13.2. ............