Программирование модуля пересчета двоичных счетчиков.

Если загрузку двоичных чисел производить в счетчик по когда он устанавливается в определенное внутреннее состояние то модуль пересчета будет определяться величиной Таким образом, программирование модуля пересчета можно осуществить подключением выхода детектора состояния ко входу счетчика для загрузки в каждом цикле пересчета числа

Самая общая схема счетчика с программируемым модулем пересчета изображена на рис. Здесь модуль пересчета можно изменять как с помощью загружаемого числа при так и механическим переключением выходного сигнала дешифратора подаваемого на вход счетчика, при Запрет счета задается значением сигнала Выключается программмирование модуля пересчета значением сигнала (при этом выходные сигналы дешифратора и получается счетчик по

Связь между модулем пересчета номером внутреннего состояния счетчика и загружаемым числом легко установить по графу переходов, приведенному на рис. 7.53,б ; на синхронную загрузку затрачивается один такт):

(для вычисления значения следует подсчитать число переходов между внутренними состояниями в замкнутых циклах, получаемых при загрузке чисел

При значении загружаемого числа счетчик не может выйти из данного внутреннего состояния, поэтому должно выполняться условие Если требуется производить останов счетчика в состоянии то следует задать При выключении загрузки или при загрузке числа устанавливается модуль пересчета

Программирование модуля пересчета счетчика по mod 16 заданием чисел и показано

(кликните для просмотра скана)

на рис. 7.53,в — цифровой компаратор выдает значение сигнала при достижении равенства Рассмотренные методы программирования модуля пересчета требуют дополнительных затрат оборудования, что при практической реализации программируемых счетчиков нежелательно.

Из выражения (7.28) следует, что при значении сигнала функция а значит т. е. сигнал можно использовать для программирования модуля пересчета (следует положить Так как в этом случае то из соотношения (7.31) следует, что модуль пересчета

Легко показать, что модуль пересчета двоичного счетчика по построенного из триггеров, определяется соотношением

если сигнал загрузки где (выходные сигналы всех триггеров -разрядное двоичное число.

На рис. 7.54 показано включение счетчика по mod 16 для получения модуля пересчета при использовании сигнала загрузки По графу переходов (рис. 7.55,а) легко проверить справедливость соотношения (7.32). На рис. приведены временные диаграммы, поясняющие работу счетчика по внутренние состояния от 0 до 4 исключаются из цикла пересчета загрузкой в состоянии числа

Недостатком рассмотренного метода программирования модуля пересчета является перенос начала счета с 0 на число -Выходные сигналы триггеров при программировании модуля пересчета претерпевают значительные изменения, поэтому выходным сигналом таких программируемых счетчиков обычно является сигнал длительность которого равна периоду тактового сигнала, т. е. счетчик используется в качестве делителя частоты с программируемым коэффициентом деления.

Для переключения счетчика из режима счета в режим загрузки на вход можно подавать и выходные сигналы счетчика Если числа задавать также с помощью сигналов то можно получить делитель частоты скважностью 2 выходного сигнала при четном значении модуля пересчета В табл. 7.6 приведены значения сигналов и обеспечивающие

(кликните для просмотра скана)

(см. скан)

скважность 2 выходного сигнала а на рис. 7.56 представлена схема включения счетчика 555ИЕ10 для получения коэффициента деления На рис. показаны графы переходов счетчиков, построенных в соответствии с табл. 7.6. Для счетчика по на рис. изображены временные диаграммы, соответствующие графу переходов этого счетчика.

Для программирования модуля пересчета многокаскадных двоичных счетчиков используется, как правило, сигцал загрузки На рис. показана структурная схема многокаскадного счетчика с последовательным переносом и сигналом загрузки о- На основании соотношения (7.29) при значении сигнала сигнал загрузки где (выходные сигналы всех триггеров т.е. модуль пересчета счетчика при что следует из выражений -разрядное двоичное число). Соответствующим выбором числа можно получить любой модуль пересчета от 2 до Длительность выходного сигнала счетчика равна периоду тактового сигнала.

Структурная схема многокаскадного счетчика с параллельным переносом и сигналом загрузки показана на рис. На основании соотношений (7.30) при значении сигнала сигнал загрузки где т. е. программирование модуля пересчета этого счетчика ничем не отличается от программирования модуля пересчета счетчика с последовательным переносом. В частности, модуль пересчета определяется соотношением (7.33), т.е. для -разрядного двоичного счетчика при

Вторая структурная схема многокаскадного счетчика с параллельным переносом и сигналом загрузки показана на рис. 7.58,в. На основании соотношений (7.30) сигнал переноса т. е. загрузка числа производится в состоянии счетчика

для для на 15 тактов раньше, чем в предыдущем счетчике. Из этого следует, что модуль пересчета счетчика с параллельным переносом и сигналом загрузки определяется выражением

где Длительность значения сигнала равна периоду тактового сигнала Я (в каждом внутреннем состоянии,

а значит и в состоянии загрузки, счетчик может находиться только один такт), поэтому задержка сигнала переноса при распространении его до выхода должна быть меньше

Наибольшее быстродействие имеет программируемый счетчик, представленный на рис. так как активный уровень сигнала определяется значением переноса который без задержки подается по параллельной цепи на ЛЭ И-НЕ.

Из выражения (7.33) следует, что для задания модуля пересчета в счетчик необходимо загрузить число

Вычисление значения по этой формуле не очень удобно, так как число требуется представить в двоичной системе счисления. Поскольку

где

Такая форма представления модуля пересчета более удобна для вычисления числа по заданному десятичному значению М: следует найти значение переведя десятичный код числа в двоичный, а затем проинвертировать все разряды.

Пример. Пусть требуется запрограммировать модуль пересчета Тогда из соотношения (7.36) следует, что

т.е. требуется -разрядный двоичный счетчик с загрузкой числа построенный по схеме, изображенной на рис. 7.58,а или

Соотношение (7.34) также можно преобразовать для упрощения вычисления загружаемого числа

На рис. 7.59 изображены принципиальные схемы -разрядных программируемых двоичных счетчиков, соответствующие

(кликните для просмотра скана)

структурным схемам, приведенным на рис. 7.58. Сигналы загрузки и выходные сигналы описываются функциями:

Временные диаграммы для счетчика с последовательным переносом (рис. 7.59,а) показаны на рис. 7.60,а — задержка сигнала относительно тактового сигнала вызвана распространением сигнала через две ИС, причем для многокаскадных счетчиков. Временные диаграммы для счетчика с параллельным переносом (рис. изображены на рис. задержка сигнала вызвана распространением сигнала причем для многокаскадных счетчиков, однако задержка сигнала загрузки определяется исключительно задержкой сигнала переноса относительно тактового сигнала (задержкой сигналов в ЛЭ И-НЕ пренебрегли).

Для программирования модуля пересчета можно использовать также вход сброса счетчика в нулевое состояние (как синхронный, так и асинхронный). Если на синхронный вход сброса счетчика по mod 16 подать активный уровень в момент времени, когда он находится в состоянии то в следующем такте счетчик установится в состояние Из этого следует, что модуль пересчета счетчика с программированием модуля пересчета с помощью синхронного сброса определяется соотношением

(при асинхронном потенциальном сбросе модуль пересчета так как установка нулевого состояния производится немедленно — без участия тактового сигнала).

Таблица 7.7. (см. скан) Программирование модуля пересчета

Программирование модуля пересчета можно производить и сигналами так как первый переход состояния каждого триггера на 1 при начале цикла пересчета в нулевом состоянии происходит при достижении в процессе двоичного счета состояния В табл. 7.7 указаны модули пересчетов при из которой видно различие между синхронным и асинхронным входами сброса счетчик с синхронным входом сброса, счетчик с асинхронным входом сброса).

Счетчик по с синхронным сбросом, изображенный на рис. 7.61,а, описывается графом переходов, показанным на рис. Длительность выходного сигнала равна периоду тактового сигнала. Если же в этой схеме использовать (счетчик с асинхронным сбросом), то счетчик установится в нулевое состояние сразу же, как только на его выходе появится значение а значит, модуль пересчета будет на 1 меньше, чем в предыдущем случае. Длительность сигнала определяется быстродействием триггеров счетчика и для составляет примерно 40 не.

Достоинством программирования модуля пересчета с помощью сброса счетчика в нулевое состояние является сохранение естественного порядка счета, начиная с нуля, с возрастанием на единицу с каждым тактом числа, выдаваемого счетчиком (в каждом такте производится инкрементирование содержимого счетчика). Кроме того, входы загрузки данных освобождаются для выполнения иных функций.

Многокаскадные счетчики с синхронным сбросом программируются, как отмечалось в § 6.7, с помощью адресного компаратора Пусть требуется спроектировать счетчик с модулем пересчета Из соотношения (7.37) следует, что

т. е. для программирования модуля пересчета следует положить

Эту функцию выполняет адресный компаратор при значении кода Принципиальная схема спроектированного счетчика изображена на рис. 7.62. Сигнал режим) используется для выключения режима программирования (при значении сигнала сигнал сброса и модуль пересчета равен

(кликните для просмотра скана)