Эрл Гейтс - Введение в электронику

Рис. 34–14. Форма входных и выходных импульсов двухразрядного синхронного счетчика.

На рис. 34–15 изображен трехразрядный двоичный счетчик и временная диаграмма его работы. На рис. 34–16 изображен четырехразрядный двоичный счетчик и его логическое обозначение.

Рис. 34–15. Трехразрядный двоичный счетчик и временная диаграмма.

Рис. 34–16. Логическая схема и обозначение четырехразрядного синхронного счетчика.

Одним из применений счетчиков является деление частоты. Простой триггер выдает один импульс на каждые два входных импульса. Следовательно, он является устройством для деления на 2, выходная частота которого вдвое меньше входной. Двухразрядный двоичный счетчик является устройством деления на 4, выходная частота которого вчетверо меньше входной тактовой частоты. Четырехразрядный двоичный счетчик является устройством деления на 16, выходная частота которого в 16 раз меньше входной тактовой частоты (рис. 34–17).

Рис. 34–17. Счетчик в качестве делителя частоты.

Двоичный счетчик с п разрядами делит тактовую частоту на 2 n . Трехразрядный счетчик делит тактовую частоту на 8 (2 3), четырехразрядный на 16 (2 4), пятиразрядный на 32 (2 5) и т. д. Заметим, что коэффициент счета счетчика равен коэффициенту деления частоты.

Десятичные счетчикиимеют коэффициент счета, равный десяти или десять состояний в последовательности счета. Обычным десятичным счетчиком является двоично-десятичный счетчик, выдающий последовательность в двоично-десятичном коде (рис. 34–18). Элементы И и ИЛИ регистрируют появление девятого состояния и возвращают счетчик в исходное состояние к началу следующего тактового импульса. На рис. 34–19 изображено логическое обозначение десятичного счетчика.

Рис. 34–18. Синхронный двоично-десятичный счетчик.

Рис. 34–19. Логическое обозначение десятичного счетчика.

Реверсивный счетчикможет считать в любом направлении в пределах заданной последовательности. Его также называют двунаправленным счетчиком. Направление счета можно изменить на обратное в любой точке последовательности счета. Его обозначение показано на рис. 34–20.

Рис. 34–20. Логическое обозначение реверсивного счетчика.

На рис. 34–21 показана логическая схема реверсивного двоично-десятичного счетчика. Входы JK-триггеров управляются входом переключения направления счета через логические элементы.

Рис. 34–21. Логическая схема двоично-десятичного реверсивного счетчика.

Счетчики могут быть остановлены после любой счетной последовательности с помощью логического элемента или комбинации логических элементов. С выхода логического элемента подается обратная связь на вход первого триггера в счетчике пульсаций. Если обратная связь подает 0 на вход JK первого триггера (рис. 34–22), то это препятствует переключению первого триггера и, следовательно, останавливает счет.

Рис. 34–22. Низкий уровень, поданный на вход JK первого триггера, препятствует его переключению и останавливает счет.

34-2. Вопросы

1. Для чего служит счетчик?

2. Каков размер счетной последовательности восьмиразрядного счетчика?

3. Как работает асинхронный счетчик?

4. Чем синхронный счетчик отличается от асинхронного счетчика?

5. Как можно остановить счетчик в любой момент счета?

Сдвиговый регистр — это последовательная логическая цепь, широко используемая для временного хранения данных. Данные могут быть загружены в сдвиговый регистр и удалены оттуда либо в параллельной, либо в последовательной форме. На рис. 34–23 показаны четыре различных метода загрузки и чтения данных в сдвиговом регистре. Благодаря их способности перемещать данные по одному биту из одного места хранения в другое, сдвиговые регистры полезны при выполнении различных логических операций.

Рис. 34–23. Методы загрузки и чтения данных в сдвиговом регистре.

Сдвиговые регистры состоят из соединенных между собой триггеров. Триггеры обладают всеми функциями, необходимыми для регистра: их можно установить в исходное состояние, предустановить, переключить или управлять уровнями 1 или 0. На рис. 34–24 изображен основной сдвиговый регистр, состоящий из четырех триггеров. Он называется четырехразрядным сдвиговым регистром, так как состоит из четырех двоичных элементов хранения информации.

Рис. 34–24. Сдвиговый регистр, составленный из четырех триггеров.

Важной особенностью сдвигового регистра является то, что он может перемещать данные вправо и влево по отношению к исходному положению разрядов. Это эквивалентно умножению или делению записанного числа на определенный множитель. Данные сдвигаются на один разряд при подаче каждого тактового импульса. Тактовые импульсы полностью управляют работой сдвигового регистра.

На рис. 34–25 изображен типичный 4-разрядный сдвиговый регистр, состоящий из JK-триггеров.

Рис. 34–25. Типичный сдвиговый регистр, составленный из JK-триггеров.

Последовательные данные и их дополнения подаются на JK входы триггера А . Остальные триггеры соединены каскадно, то есть выходы одного подсоединены ко входам следующего. Переключатели всех триггеров соединены вместе, и по этой линии подаются тактовые импульсы. Поскольку все триггеры переключаются одновременно — цепь является синхронной. Кроме того, входы очистки каждого триггера соединены вместе и образуют линию сброса. Данные, поданные на вход, сдвигаются триггерами на один разряд по каждому тактовому импульсу. Например, если на вход сдвигового регистра подано двоичное число 1011, и подан сдвиговый импульс, то число, записанное в сдвиговом регистре, выдвигается на один разряд и теряется, тогда как новое число вдвигается на один разряд. На рис. 34–26 показана последовательность совершаемых действий при записи числа в сдвиговый регистр.