Реверсивный счетчик: принцип работы
Классификация счетчиков, сферы применения реверсивных счетчиков
Счетчик – это логическое цифровое устройство, состояние которого циклически повторяется из-за входных импульсов.
Счетчики классифицируются по следующим признакам:
- Способ организации внутренних связей и быстродействие. Согласно данному признаку счетчики делятся на параллельные или синхронные и последовательные или асинхронные.
- Направление счета. Согласно данному признаку счетчики делятся на вычитающие (обратный счет), суммирующие (прямой счет) и реверсивные (возможность изменения направления счета).
- Тип формирования переноса внутри счетчика. Согласно данному признаку счетчики делятся на счетчики с параллельным, последовательным и комбинированным переносом.
Вышеперечисленные признаки классификации счетчиков независимы, поэтому могут встречаться в разных сочетаниях.
Реверсивный счетчик – это счетчик, у которого существуют две цепи переноса: инкрементная и декрементная.
Современные реверсивные счетчики могут использоваться:
- в машиностроении для расчета перемещений, подсчета деталей, расчета длин и т. п.;
- в пищевой промышленности для счета банок, бутылок, пробок и т. п.;
- для подсчета изделий в готовой партии (количество изделий в упаковке, подсчет катушек, подсчет общей длины кабеля и т. п.).
К основным характеристикам современных реверсивных счетчиков относятся стойкость по отношению к воздействию специальных факторов по группам исполнения; диапазон питающего напряжения; предельное напряжение питания; номинальный диапазон рабочих температур счетчика; время задержки распространения сигнала в случае выключения и включения; предельное значение выходного и входного напряжения.
Принцип работы реверсивного счетчика
Реверсивный счетчик объединяет в себе возможности вычитающего и суммирующего счетчиков. Он строится таким образом, чтобы полноценно обеспечивалось управление направлением счета при помощи сигналов сложения и вычитания. Поэтому в схеме реверсивного счетчика должно содержаться дополнительная комбинационная часть, которая выполняет функцию по управлению направления счета. На рисунке ниже представлен пример схемы реверсивного счетчика (четырехразрядный счетчик на Т-триггерах).
Рисунок 1. Схема реверсивного счетчика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Счетные импульсы сначала поступают на Т-вход триггеров через логические элементы. Для данных импульса в рассматриваемой схеме предусмотрено два входа. В том случае, когда счетчик должен работать в режиме суммирования или прямого счета, входные импульсы должны быть поданы на вход +1. В таком случае открываются верхние логические элементы и счетчик работает в режиме суммирования, подобно счетчику с параллельным переносом. Когда заполняются все разряды счетчика единицами на выходе > 15, то формируется сигнал о переносе на следующее устройство или разряд.
Если необходимо, чтобы счетчик работал в режиме вычитания (обратного счета), то входные импульсы нужно подавать на вход -1. В таком случае открываются нижние логические элементы и счетчик работает в режиме вычитания. Когда нулями заполняются все разряды счетчика на выходе меньше 0, формируется сигнал переноса.
Если рассматриваемый счетчик используется в качестве реверсивного, но с одним источником входных импульсов, в схеме предусматривается внешняя схема коммутации счетных входных импульсов на вход + 1 или вход — 1. На рисунке ниже представлен пример такого счетчика.
Рисунок 2. Счетчик. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Логика работы такого счетчика следующая. Режим сложения достигается благодаря подаче управляющих сигналов Сс = 1, Св = 0, то есть S = 1, R = 0. Триггер осуществляет переход в состояние Q = 1, (0 = 0). Счетные импульсы С0 через логические элементы № 1 поступают на вход +1. Логический элемент № 2 блокирован 0 с выхода Q. Таким образом счетчик работает в режиме сложения входных импульсов. Чтобы обеспечить режима вычитания для рассматриваемого счетчика, необходимо подавать управляющие сигналы Св = 1, Сс = 0, то есть R = 1, a S = 0. В этом случае триггер переходит в состояние Q = 0 (Q = 1), счетные импульсы через логический элементы № 2 поступают на вход -1, а реверсивный счетчик работает в режиме обратного счета и при этом логический элемент № 1 блокирован 0 с выхода Q.
Расширение возможностей реверсивных счетчиков может достигаться благодаря каскадным соединениям — выход предыдущего счетчика >15 соединяется со входом +1 следующего; выход меньше 0 предыдущего счетчика со входом -1 следующего. Старшие разряды восьмиразрядного счетчика снимаются со второго, а четыре младших разряда снимаются с первого. В данном случае имеется возможность организации режима суммирования или вычитания, который начинается с произвольной кодовой комбинации, записанные в счетчике через информационные входы — D. Пример вышеописанного каскадного соединения реверсивных счетчиков изображен на рисунке ниже.
Рисунок 3. Каскадное соединение реверсивных счетчиков. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
16. Реверсивный счётчик, принцип работы.
Реверсивные счетчики могут работать как в режиме сложения, так и в режиме вычитания. Если за период времени T поступит К импульсов при работе счетчика в режиме суммирования и N импульсов при работе счетчика в режиме вычитания, то состояние счетчика будет равно K-N ( при условии, что число импульсов K и N может однозначно подсчитываться счетчиком). Число K-N может быть как положительным, так и отрицательным.
В режиме вычитания входные импульсы подаются на вход «-1», при этом на вход «+1» подаётся лог. 0. В режиме сложения входные импульсы подаются на вход «+1», а на вход «-1» следует подать лог. 0.
17. Счётчики с предварительной установкой.
Счетчики с предварительной установкой начинают счет с двоичного числа, которое было предварительно записано в счетчик с помощью информационных входов при PE = 1. (Сигналы, подаваемые на информационные входы, устанавливают триггеры счётчика в соответствующее состояние.)
Т.е. на информационных входах D0–D3 устанавливаем число в двоичном коде. Запись в счётчик (предустановка) осуществляется при PE = 1. В этом случае на выходах Q0–Q3 появится двоичный код Qi = Di . С поступлением следующего тактового импульса счётчик начнёт счёт с установленного на выходах числа. Вход PE (preset enable) имеет приоритет над J,K и С.
18. Регистры. Общие положения. Регистры памяти. Регистры памяти с тремя состояниями.
Регистр – последовательностное логическое устройство, предназначенное для приема, хранения, передачи и преобразования информации.
Представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове.
Регистр может выполнять следующие операции:
установка регистра в исходное состояние;
запись двоичного слова в регистр (в последовательной и/или параллельной форме);
сдвиг хранимой информации влево или вправо;
преобразование хранимой информации из последовательной формы в параллельную и наоборот;
поразрядные логические операции.
Различают регистры памяти (хранения) и регистры сдвига.
При подаче лог. 1 на вход ЕО регистр переходит в Z.состояние. Вывод, переведённый в Z-состояние, ведёт себя как не подключенный к схеме. Это состояние называется высокоимпедансным.
19. Регистра сдвига. Общие положения. Преобразование информации из последовательного кода в параллельный и обратно.
Данный регистр представляет собой последовательно соединенные двоичные ячейки памяти (триггеры). Под действием тактовых импульсов состояния ячеек памяти сдвигаются (передаются) на последующие ячейки.
Схема регистра позволяет преобразовать информацию из последовательного в параллельный код и наоборот.
Также при помощи сдвиговых регистров можно выполнять операции умножения и деления на 2:
Умножение хранящегося в регистре числа на 2 выполняется путем его сдвига влево и записью «0» в младший разряд.
Деление на 2 осуществляется сдвигом хранящегося в регистре числа вправо и записью «0» в старший разряд, причем деление на 2 целочисленное.
Реверсивные счетчики импульсов
Реверсивный счетчик объединяет возможности суммирующего и вычитающего счетчиков. Он строится таким образом, чтобы обеспечивалось управление направлением счета с помощью сигналов на сложение и вычитание. Схема реверсивного счетчика, следовательно, должна содержать дополнительную комбинационную часть, выполняющую функцию управления направлением счета.
Рассмотрим принцип построения реверсивного счетчика на примере 4-х разрядного счетчика на Т-триггерах (рис. 4.85).
Рис. 4.85 Реверсивный счетчик импульсов
Счетные импульсы поступают на Т-вход триггеров через логические элементы. Для счетных импульсов предусмотрено два входа. Если счетчик должен работать в режиме прямого счета (суммирования), входные импульсы необходимо подавать на вход «+1». В этом случае открываются верхние ЛЭ И и счетчик работает в режиме сложения подобно тому, как это было в счетчике с параллельным переносом. При заполнении всех разрядов счетчика единицами на выходе «>15» формируется сигнал переноса в следующий разряд (или устройство).
Если же счетчик должен работать в режиме обратного счета (вычитания), входные импульсы необходимо подавать на вход «-1». В этом случае открываются нижние ЛЭ И и счетчик работает в режиме вычитания. При заполнении всех разрядов счетчика нулями (на всех инверсных выходах триггеров 1) на выходе « Логика работы.
Обеспечение режима суммирования достигается подачей управляющих сигналов Сс=1, Св=0, т.е. S=1 и R=0. Триггер переходит в состояние Q=l, (0=0). Счетные импульсы С0 через ЛЭ И №1 поступают на вход «+1» реверсивного счетчика. ЛЭ И №2 блокирован 0 с выхода Q. Счетчик работает в режиме суммирования входных импульсов.
Для обеспечения режима вычитания необходимо подать управляющие сигналы Св=1, Сс=(), т.е. R=1 и S=(). Триггер переходит в состояние Q=() (Q = l), счетные импульсы через ЛЭ И №2 поступают на вход «-1» и реверсивный счетчик работает в режиме вычитания (при этом ЛЭ И №1 блокирован 0 с выхода Q).
Реверсивный счетчик. Реверсивный счетчик – это счетчик у которого существует 2 цепи переноса:
Реверсивный счетчик – это счетчик у которого существует 2 цепи переноса:
Инкрементная цепь формируется с помощью прямых выходов разрядов счетчика, а декрементная с помощью инверсных выходов разрядов счетчика. Выбор между сигналами переносов разрядов счетчика определяется с помощью мультиплексоров, число которых равно n-1, а адресные входы мультиплексоров – объединены и их значение соответствуют режиму работы счетчика.
Существует 2 типа схем:
Чтобы получить 2-ю схему надо добавить к 1-й дизъюнкцию выделенной пунктиром области.
Если реверсивный счетчик работает не в полном диапазоне, то у него будет 3 условия сброса:
— R внешний сброс, переводящий счетчик в начальное значение;
— сброс при достижении конечного состояния, приводящий счетчик в начальное состояние;
— сброс при достижении начального состояния (при вычитании), который переводит счетчик в конечное состояние.
Дизъюнкция 1 и 2 условия образует сигнал сброса R1, выполнение 3 условия – образуют сигнал сброса R2.
Данные сигналы R1 и R2 разводятся на разряды счетчика следующим образом. Если соответствующие разряды начального и конечного состояний счетчика одинаковы, то на дизъюнкции формируется сигнал общего сброса из R1 и R2. Он подается на вход S, если значение разрядов равно 1 или на вход R, если значение разрядов равно 0. Если начальное и конечное значение разряда различны, то на вход R подается тот сигнал (R1 или R2), который требует установки разряда счетчика в 0, а на вход S, тот R1 или R2, который требует установки разряда счетчика в 1.
Счетчик (реверсивный) считает от 5 до 13.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: