Синтез лічильника
1. АНАЛІЗ ЗАВДАННЯ І ВИБІР МЕТОДУ СИНТЕЗУ
Лічильник - це пристрій, який складається з декількох тригерів, стан яких визначається числом імпульсів, які надійшли на вхід пристрою. Розрізняють підсумовувальні, віднімальні і реверсивні лічильники [3].
У підсумовувальному лічильнику вихідне двійкове число, яке зберігається в тригерах схеми, збільшується при подачі на його вхід першого імпульсу. При цьому допускається, що в початковому стані у всіх тригерах лічильника записані нулі. Схема підсумовувального трьохрозрядного лічильника представлено на малюнку1. Стан лічильника визначається сигналами на виходах Т1 Т2 і Т3 [3].
Малюнок 1 - Підсумовувальний трьохрозрядний лічильник
Якщо перший вхідний імпульс зменшує вихідне число, то лічильник - віднімальний (Малюнок 2.) Припускаємо, що в початковому стані у всіх тригерах віднімального лічильника записані одиниці.
Малюнок 2 - Віднімальний лічильник
Реверсивний лічильник може переключатися із режиму підсумовування в режим віднімання і навпаки. Такий лічильник містить додаткові логічні елементи, на які подається сигнал переключення режимів роботи лічильника. Додаткові логічні елементи сполучають входи і виходи тригерів реверсивного лічильника.
Максимальне число різноманітних станів лічильника називають його модулем М, причому , де n - число двійкових розрядів (тригерів) лічильника. Якщо лічильні імпульси поступають одночасно на входи всіх тригерів, які використовуються, то лічильник називають паралельним. В послідовному лічильнику (Малюнок 1. і Малюнок 2.) кожний наступний тригер керується вихідним сигналом попереднього [3].
Найбільш часто використовуються послідовні двійкові лічильники. На малюнку 1 і малюнку 2 зображені схеми трьохрозрядних послідовних лічильників, виконаних на JK-тригерах. В лічильниках на входи J і K тригерів подається логічна одиниця. Як видно з принципу роботи JK-тригера, в цьому випадку з приходом чергового синхроімпульсу тригер кожний раз буде змінювати свій стан на протилежний. В лічильниках, зображених на малюнку 1 і малюнку 2, тригери переключаються по задньому фронту синхроімпульсу.
Вихідні двійкові числа підсумовувального лічильника і число N надійшовших на його вхід імпульсів наведені в таблиці 1. Допускається, що в початковому стані показники лічильника дорівнюють нулю. Як бачимо, М-й імпульс (М=8) повертає показники трьохрозрядного лічильника в початковий нульовий стан. Відмітимо, що із аналізу значень Т2, наведених в таблиці 1, виходить, що лічильник можна використовувати в якості дільника частоти в М разів [3].
Таблиця 1 - Таблиця N-імпульсів, що надійшли на входи лічильника
Число імпульсів |
Т1 |
Т2 |
Т3 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
|
3 |
1 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
1 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
0 |
1 |
1 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
|
8 |
0 |
0 |
0 |
Часто в лічильниках використовують JK-тригери з додатковими R і S входами. Використовуючи ці додаткові входи і комбінаційні схеми, можна зробити початкову установку деякого початкового заданого коду, а також обнулити показання лічильника при досягненні іншого заданого двійкового коду. Схема простого підсумувувального лічильника по модулю 6, побудованого на основі трьохрозрядного лічильника, наведена на малюнку 3.
Малюнок 3 - Підсумувувальний лічильник
Як тільки на виходах цього лічильника зявляється код числа 6 елемент І виробляє сигнал скиду і показники лічильника миттєво обнуляються.
Лічильники широко використовуються в компютерах для отримання послідовності адреси команд, для ділення частоти кварцового генератора, а разом з дешифраторами - для генерації заданої послідовності логічних сигналів і т.д.
Хочеться сказати кілька слів про тригери. Тригер - пристрій з двома стійкими станами, один з яких - логічний нуль, а другий - логічна одиниця. Ці стани тригера при безперервному живленні і при відсутності значних помилок і наводок можуть зберігатися довгий час. Під дією керуючих сигналів тригер може переключатися з одного стану в інший. Основне призначення тригера - зберігання двійкової інформації. Наприклад, в персональних компютерах на тригерах зібрана кеш - память першого і другого рівнів.
Тригер, на відміну від комбінаційних схем, відноситься до нового виду цифрових пристроїв - цифрових автоматів. Цифрові автомати, крім комбінаційних схем, складаються з елементів памяті.
Розрізняють кілька різновидів тригерів: RS-тригер, D-тригер, JK-тригер. Рідше використовуються DV-тригер і T-тригер. Якщо для зміни стану тригера використовується синхронізований сигнал, то тригер називається синхронним. Якщо синхронізовані сигнали не використовуються, то тригер називається асинхронним [3].