Файл: Протокол 1 от 28 августа 2020 г. Конспект лекций содержание введение Краткая характеристика дисциплины.doc

Рисунок 50 – Временные диаграммы регистра сдвига влево
3 Параллельно – последовательный регистр

В параллельно – последовательном регистре запись информации происходит в параллельном коде, а считывание в последовательном.



Рисунок 51 – Структура параллельно – последовательного регистра
В приведенной схеме JK – триггеры дважды превращены в D – триггеры. Одно превращение осуществлено для организации записи с использованием вспомогательных инверсных входов S и R и, добавлением двух элементов И –НЕ.

У первого триггера входы J и K объединены и соединены с основным входом этого же триггера. Благодаря такой схеме после подачи импульсов считывания первый триггер оказывается в состоянии «0».

Запись числа в регистр в параллельном коде происходит при подаче числа на входы Х1, Х2, Х3 и сигнала «1» на вход «зап».

Для считывания информации из регистр в последовательном коде JK – триггеры второй раз превращены в D – триггеры у которых выходы каждого триггера соединены со входом D следующего, как это делается в последовательном регистре.

4 Последовательно – параллельный регистр

Для построения последовательно – параллельного регистра достаточно в последовательном регистре организовать параллельное считывание используя дополнительные элементы И – НЕ. При подаче сигнала «1» на вход «счит» значение разрядов числа с инверсных выходов триггеров поступают на выходы У1, У2, У3 через элементы И – НЕ.




Рисунок 52 – Структура последовательно – параллельного регистра

2.4 Счетчики и делители частоты
2.4.1 Счетчики. Общие сведения. Назначение. Область применения
Счетчик - последовательностное цифровое устройство (ПЦУ), предназначенное для подсчета числа импульсов, поступающих на его вход, и фиксации этого числа на выходах в виде кода, хранящегося в триггерах.

Счетчики строятся на Т – триггерах, на универсальных JK – триггерах или двухступенчатые D-триггеры, в которых можно организовать счетный вход.

В счетчиках имеется один вход и

---

n выходов по числу разрядов.

Для установки начального состояния счетчика (сброс в ноль) предусматривается вход сброса.



Рисунок 53 - Пример УГО ИМС счетчика КР1554ИЕ23
Функции счетчика:

• 
  подсчет числа некоторых событий или временных интервалов;
  
• 
  упорядочение событий в хронологической последовательности;
  
• 
  использование для адресации, в качестве делителей частоты и элементов памяти.
  

2.4.2 Параметры счетчиков
Параметры счетчика:

- Разрядность () – определяется количеством триггеров в счетчике;

- Коэффициент (модуль) счета (К сч) - это максимальное количество состояний счетчика, в которых он может находиться, с учетом исходного состояния. При подаче на вход счетчика количества импульсов, равное Ксч счетчик “возвращается” в исходное состояние.

Ксч = 2ⁿ

- Емкость – это максимальное количество импульсов (значение числа), которое может быть зафиксировано в счетчике.

N=Ксч – 1 = 2ⁿ – 1

- Быстродействие – это минимальный интервал времени, при котором импульсы воспринимаются как раздельные. Быстродействие определяется максимальной тактовой частотой следования входных сигналов, при которой обеспечивается надежная работа счетчика.

- Время установления – промежуток времени между импульсом, поступившим на вход и моментом появления на выходе двоичного кода, соответствующего данному импульсу.

- Чувствительность – минимальная амплитуда входного сигнала, при которой импульсы воспринимаются как раздельные.
2.4.3 Классификация счетчиков
По назначению счетчики могут быть:

1. 
   Суммирующие (счетчики прямого счета) - производят подсчет импульсов, поступающих на вход с увеличением кода, хранящегося в нем.
   
2. 
   Вычитающие (обратного счета) - производят подсчет импульсов, поступающих на вход с уменьшением кода, хранящегося в нем.
   
3. 
   Реверсивные (кольцевые) - могут производить как сложение, так и вычитание поступающих на вход импульсов в зависимости от управляющих сигналов, меняющих режим работы счетчика.
   

По способу переноса сигнала в старший разряд счетчики могут быть

4. 
   с последовательным переносом,
   
5. 
   с параллельным переносом
   
6. 
   со сквозным переносом.
   

---

По способу управления процессом подсчета импульсов:

7. 
   синхронными - когда счетные импульсы подаются счетные входы всех триггеров, триггеры синхронизируются параллельно одними и теми же синхроимпульсами, поступающими из источника этих импульсов (параллельные счетчики);
   
8. 
   асинхронными - когда сигнал на счетный вход какого-либо триггера подается с выхода одного из триггеров младших разрядов. счетчики имеют последовательную синхронизацию, т.е. каждый последующий разрядный триггер синхронизируется выходными импульсами триггера предыдущего разряда (последовательные счетчики)
   

Счетчики отличаются друг от друга модулем счета и кодом, в котором они работают. Код всегда бывает двоичным, но может иметь различные весовые коэффициенты разрядов, например вес 8421, 7421 или 5211, двоично-десятичным, когда значение каждого разряда десятичного числа кодируется двоичным кодом.

В зависимости от системы счисления, в которой ведется подсчет импульсов:

9. 
   двоичные;
   
10. 
    десятичные;
    
11. 
    восьмеричные;
    
12. 
    шестнадцатеричные;
    
13. 
    двоично-десятичные (недвоичные).
    

В зависимости от значения Ксч:

• 
  Двоичные - Счетчик , не имеющий дополнительных связей , с К_сч = 2ⁿ.
  
• 
  Не двоичные - Счетчики, имеющие значение К_сч  2ⁿ.
  

2.4.4 Суммирующие Двоичные счетчики

---

* Суммирующие асинхронные счетчики.

Счетчик прямого счета – при поступлении на вход очередного импульса вызывает увеличение на единицу хранимого в счетчике числа. Таким образом, выполняется суммирование предыдущего значения числа с единицей по правилам операции сложения в двоичной системе счисления.

Асинхронный двоичный счетчик представляет собой совокупность последовательно соединенных триггеров (D - или JK ), каждый из которых хранит один разряд двоичного числа.

Если в счетчике «n» триггеров, то число возможных состояний счетчика равно 2ⁿ , и, следовательно, Ксч = 2ⁿ.

Счетная последовательность в двоичном суммирующем счетчике начинается с нуля и доходит до максимального числа 2ⁿ - 1, после чего снова проходит через нуль и повторяется.

Рассмотрим устройство двоичного суммирующего счетчика по модулю Ксч=16, выполненного на базе JK-триггеров (рисунок 2а). Синхронизирующие входы всех триггеров, кроме крайнего левого (Т0), соединены с выходами предыдущих триггеров. Поэтому состояние триггера меняется в ответ на изменение состояния предыдущего триггера.


а) Схема счетчика

б) таблица состояний триггеров счетчика

в) временные диаграммы, поясняющие работу счетчика

Рисунок 54 - Последовательный четырехразрядный счетчик на JK - триггерах

Из таблицы состояния счетчика (рисунок 54 б) легко заметить, что значение разряда в выбранной позиции меняется тогда, когда в соседней справа позиции состояние переходит из “1” в “0”, управление триггерами осуществляется задним фронтом синхроимпульсов (отрицательным перепадом напряжения импульса синхронизации).

Так как входные импульсы поступают на счетный вход Тс триггера Т0 (Q0), то его состояние будет изменяться от каждого входного импульса на противоположное. Триггер Т1 (Q1) будет срабатывать от сигнала переноса, который возникает на выходе триггера Т0 (Q0) при его переключении из «1» в «0», т.е.

Триггер Т2 (Q2) будет срабатывать от сигнала переноса, после каждого четвертого импульса, поступающего на вход счетчика. Триггер Т3 (Q3) - после

---

каждого восьмого импульса.

При подаче на вход счетчика шестнадцатого импульса счетчик перейдет в состояние «0».

Временные диаграммы, поясняющие работу асинхронного суммирующего счетчика приведены на рисунке 54 в.
* Суммирующие синхронные счетчики.
Параллельные счетчики (синхронные счетчики) - бывают двух типов: синхронные параллельные и синхронные последовательные.

Рисунок 55 - Синхронный последовательный суммирующий счетчик на JK-триггерах
Синхронный последовательный счетчик: По способу подачи синхроимпульсов такие счетчики параллельные, т.е. синхроимпульсы поступают на все триггеры счетчика параллельно, а по способу управления (подачи управляющих импульсов) - последовательные.

Синхронный последовательный счетчик обладает повышенным быстродействием, однако, за счет последовательного формирования управляющих уровней, на входы “J” и “К” счетных триггеров, быстродействие несколько уменьшается. От этого недостатка лишены параллельные синхронные счетчики, в которых формирование управляющих уровней и их подача на соответствующие входы триггеров счетчика осуществляется одновременно, т.е. параллельно.

Пример реализации параллельного синхронного счетчика иллюстрирован на рисунке 56.



Рисунок 56 – Схема параллельного синхронного счетчика на JK-триггерах
Поскольку счетчик имеет одну общую линию синхронизации, состояние триггеров меняется синхронно, т.е. те триггеры, которые по синхроимпульсу должны изменить свое состояние, делают это одновременно, что существенно повышает быстродействие синхронных счетчиков.
* Суммирующий двоичный асинхронный счетчик с последовательным переносом
С
хема двоичного счетчика с последовательным переносом на JK – триггерах, работающего в коде 8421, показана на рисунке 57.

Здесь JK – триггеры превращены в Т – триггеры путем подачи «1» на вход J и K .
Рисунок 57 - Схема двоичного счетчика с последовательным переносом на JK – триггерах
Поскольку триггеры имеют инверсный динамический вход, то каждый последующий триггер будет переключаться при сбросе в «0» предыдущего триггера. Важным параметром счетчика является его максимальное время установления кода, т.е. время, необходимое для установления кода после подачи счетного импульса. В схемах счетчиков с последовательным переносом максимальное время установления Т

---