7.6. Синхронные двоично-десятичные счетчики

Синтез и основные свойства синхронных двоично-десятичных счетчиков были рассмотрены в § 4.5. Граф переходов счетчика по mod 10 изображен на рис. 7.67,а сигнал переполнения счетчика). Этому графу переходов соответствуют функции возбуждения (4.38) -триггеров:

На рис. показаны временные диаграммы синхронного счетчика по mod 10, соответствующие графу переходов, изображенному на рис. 7.67,а. Внутренние состояния счетчика обозначены числами где или 1 — состояние триггера

Граф переходов счетчика по mod 10, функции возбуждения триггеров которого

Рис. 7.67

изображен на рис. 7.67,в сигнал разрешения счета и переноса; и 1/1). При значении сигнала управления состояния счетчика не изменяются, что указывается на графе переходов петлями

Двоично-десятичные счетчики.

Каждой ИС 4-разрядного синхронного двоичного счетчика, как правило, соответствует идентичная по цоколевке и функциональному назначению (кроме модуля пересчета) ИС двоично-десятичного счетчика. Функции возбуждения триггеров счетэиков, обладающих наибольшими функциональными возможностями, как и в двоичных счетчиках, реализуются с предоставлением пользователю управления ими с помощью двух внешних сигналов для всех триггеров счетчика. При этом сигнал переноса счетчика описывается функцией

Двоично-десятичные счетчики могут иметь и последовательный перенос:

Внешние свойства двоичных и двоично-десятичных счетчиков

не зависят от типа счета (от функций возбуждения триггеров поэтому в любой схеме, построенной на двоичных счетчиках, можно использовать и соответствующие им двоично-десятичные счетчики (при этом все свойства схемы, кроме модуля пересчета, останутся неизменными). На основании этого для описания синхронных двоично-десятичных счетчиков достаточно указать соответствующие им двоичные счетчики и заменить функцию переноса (7.28) на функцию (7.43).

Рис. 7.68 (см. скан)

На рис. 7.68 приведены ИС:

555ИЕ9, МС14160В, CD40160B, 74АС11160 — счетчик по аналогичный двоичному счетчику 161 (см. рис. 7.46);

1533ИЕ11, МС14162В. CD40162B, 74АС11162 - счетчик по mod 10, аналогичный двоичному счетчику 163 (см. рис. 7.46);

МС14518В, 74НС4518 - два независимых счетчика по mod 10, аналогичные двоичным счетчикам 4520 (см. рис. 7.46);

74LS560A - счетчик по mod 10 с двумя переносами (7.43) и (7.44), аналогичный двоичному счетчику (см. рис. 7.46);

74LS690 - интерфейсное устройство, содержащее счетчик по mod 10 типа 160, выходной синхронный регистр памяти, 4-разрядный мультиплексор и соответствующее двоичному устройству 74X5691 (см. рис. 7.64 и 7.65,в);

74LS692 - интерфейсное устройство, содержащее счетчик по mod 10 типа 162, выходной синхронный регистр памяти, 4-разрядный мультиплексор и соответствующее двоичному устройству 74X5693 (см. рис. 7.64 и 7.65,в).

В двоично-десятичных счетчиках шесть возможных внутренних состояний от до при нормальном счете (без сбоев и ошибок) возникнуть не могут. Однако при включении питания или воздействии помех счетчик может перейти в одно из этих неиспользуемых состояний. Кроме того, при программировании модуля пересчета можно задавать числа принудительно переводя счетчик в эти состояния. На рис. 7.69,а изображен полный граф переходов двоично-десятичного счетчика по которому при необходимости можно установить его поведение при принудительном переходе в любое неиспользуемое состояние.

Одинаковые по функциональному назначению счетчики, но изготовляемые по разным технологиям, могут иметь незначительные различия, вызванные принадлежностью используемых триггеров к определенной группе (см. § 4.2) и разной реализацией функций возбуждения триггеров, как неполностью определенных переключательных функций. Так, полный граф переходов двоично-десятичных счетчиков (рис. 7.69,6) отличается от графа переходов счетчика

В ИС 155ИЕ9 используются триггеры группы III, поэтому возможны ложные срабатывания счетчика под воздействием помех на управляющих входах (рис. 7.69,в). Счетчик выполнен на триггерах группы I, поэтому помехи на входах и не могут вызвать изменения его состояний (рис. 7.69,г).

Каскадирование двоично-десятичных счетчиков.

Все методы каскадирования двоичных счетчиков, естественно, остаются в силе и для двоично-десятичных счетчиков. Схема счетчика по с последовательным переносом, выполненная на трех представлена на рис. 7.70,а

(кликните для просмотра скана)

разрешение счета). Эта схема отличается от схемы трехкаскадного двоичного счетчика по с последовательным переносом (см. рис. 7.51,а) только типом ИС. На основании (7.43), легко получить:

т. е. в данном многокаскадном счетчике сигнал переноса распространяется последовательно через все счетчики по Вытекающие из этого свойства счетчика полностью совпадают со свойствами двоичного счетчика с последовательным переносом. Здесь напомним только, что длительность активного уровня всех сигналов переноса равна периоду тактового сигнала

Параллельная загрузка -разрядного десятичного числа

номер десятичного разряда) значением сигнала позволяет начинать счет с заданного начального внутреннего состояния счетчика.

Схема счетчика по с параллельным переносом, выполненная на трех изображена на рис. Эта схема отличается от схемы трехкаскадного двоичного счетчика по с параллельным переносом (см. рис. 7.51,а) только типом ИС. На основании (7.43), легко получить:

т. е. сигналы переносов не зависят от состояний триггеров а значит длительность активных уровней этих сигналов переноса равна (длительность активного уровня сигнала равна периоду тактового сигнала Физические свойства этого счетчика полностью совпадают со свойствами двоичного счетчика с параллельным переносом

Программирование модуля пересчета двоично-десятичных счетчиков. Для программирования модуля пересчета двоично-десятичных счетчиков пригодны все методы, используемые для программирования двоичных счетчиков. Программирование модуля пересчета счетчика по mod 10 загрузкой числа сигналом который становится активным в состоянии счетчика показано на рис. 7.71,а (сравни с рис. 7.54). Из графа переходов (рис. следует, что в общем случае модуль пересчета определяется соотношением

(кликните для просмотра скана)

Легко показать, что модуль пересчета двоично-десятичного счетчика по построенного из счетчиков по mod 10, будет равен

где -разрядное десятичное число; разряды десятичного числа в коде 8—4—2—1, загружаемые в двоично-десятичные разряды счетчика по значению сигнала вырабатываемого в состоянии счетчика (в этом состоянии выходные сигналы триггеров Для всех значений

Для программирования модуля пересчета многокаскадных двоично-десятичных счетчиков используется, как правило, сигнал загрузки На рис. 7.72 показаны три схемы трех-каскадных двоично-десятичных счетчиков с программированием модуля пересчета, соответствующие схемам двоичных счетчиков, изображенным на рис. 7.59.

В счетчике с последовательным переносом (рис. 7.72,а) сигнал загрузки и выходной сигнал описываются функциями:

поэтому при значении сигнала разрешения счета загрузка числа производится в состоянии а значит модуль пересчета определяется выражениями (7.46):

где десятичное число, представленное в коде 8-4-2-1; разряды десятичного числа номер десятичного разряда.

В счетчике с параллельным переносом (рис. сигнал загрузки и выходной сигнал описываются функциями:

поэтому при значении сигнала разрешения счета загрузка числа производится в состоянии значит модуль пересчета определяется выражениями (7.47), а модуль пересчета m-разрядного двоично-десятичного счетчика с параллельным переносом и сигналом загрузки (7.48) — соотношением (7.46).

Во втором варианте счетчика с параллельным переносом (рис. 7.72,в) сигнал загрузки и выходной сигнал описываются функциями:

поэтому при значении сигнала разрешения счета загрузка числа будет производиться в состоянии счетчика а не в состоянии т.е. на 9 тактов раньше, чем в двух предыдущих схемах. По этой причине модуль пересчета такого счетчика будет определяться выражением

где модуль пересчета -разрядного двоично-десятичного счетчика с параллельным переносом и сигналом загрузки (7.49) — соотношением:

где -разрядное десятичное число разряды десятичного числа в коде 8-4-2-1.

Наибольшее быстродействие имеет программируемый счетчик, представленный на рис. 7.72,б, так как активный уровень сигнала определяется значением переноса который без задержки подается по параллельной цепи на ЛЭ И-НЕ.