Что такое счетчик импульсов? Схемы, устройство, принцип действия, работа
Что такое счетчик импульсов?
Счетчик импульсов — это последовательностное цифровое устройство, обеспечивающее хранение слова информации и выполнение над ним микрооперации счета, заключающейся в изменении значения числа в счетчике на 1. По существу счетчик представляет собой совокупность соединенных определенным образом триггеров. Основной параметр счетчика — модуль счета. Это максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком. Счетчики обозначают через СТ (от англ. counter).
Классификация счетчиков импульсов
двоично-десятичные
двоичные
с произвольным постоянным модулем счета
с переменным модулем счета
по направлению счета
суммирующие
вычитающие
реверсивные
с последовательным переносом
с параллельным переносом
с комбинированным переносом
кольцевые
Суммирующий счетчик импульсов
Рассмотрим суммирующий счетчик (рис. 3.67, а). Такой счетчик построен на четырех JK-триггерах, которые при наличии на обоих входах логического сигнала «1» переключаются в моменты появления на входах синхронизации отрицательных перепадов напряжения.
Временные диаграммы, иллюстрирующие работу счетчика, приведены на рис. 3.67, б. Через Кси обозначен модуль счета (коэффициент счета импульсов). Состояние левого триггера соответствует младшему разряду двоичного числа, а правого — старшему разряду.
В исходном состоянии на всех триггерах установлены логические нули. Каждый триггер меняет свое состояние лишь в тот момент, когда на него действует отрицательный перепад напряжения.
Таким образом, данный счетчик реализует суммирование входных импульсов. Из временных диаграмм видно, что частота каждого последующего импульса в два раза меньше, чем предыдущая, т. е. каждый триггер делит частоту входного сигнала на два, что и используется в делителях частоты.
Трехразрядный вычитающий счетчик с последовательным переносом
Рассмотрим трехразрядный вычитающий счетчик с последовательным переносом, схема и временные диаграммы работы которого приведены на рис. 3.68.
Васильев Дмитрий Петрович
Профессор электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
В счетчике используются три JK-триггера, каждый из которых работает в режиме Т-триггера (триггера со счетным входом).
На входы J и К каждого триггера поданы логические 1, поэтому по приходу заднего фронта импульса, подаваемого на его вход синхронизации С, каждый триггер изменяет предыдущее состояние. Вначале сигналы на выходах всех триггеров равны 1. Это соответствует хранению в счетчике двоичного числа 111 или десятичного числа 7. После окончания первого импульса F первый триггер изменяет состояние: сигнал Q1 станет равным 0, a ¯Q1 − 1.
Васильев Дмитрий Петрович
Профессор электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
Остальные триггеры при этом свое состояние не изменяют. После окончания второго импульса синхронизации первый триггер вновь изменяет свое состояние, переходя в состояние 1, (Qx = 0). Это обеспечивает изменение состояния второго триггера (второй триггер изменяет состояние с некоторой задержкой по отношению к окончанию второго импульса синхронизации, так как для его опрокидывания необходимо время, соответствующее времени срабатывания его самого и первого триггера).
После первого импульса F счетчик хранит состояние 11О. Дальнейшее изменение состояния счетчика происходит аналогично изложенному выше. После состояния 000 счетчик вновь переходит в состояние 111.
Трехразрядный самоостанавливающийся вычитающий счетчик с последовательным переносом
Рассмотрим трехразрядный самоостанавливающийся вычитающий счетчик с последовательным переносом (рис. 3.69).
После перехода счетчика в состояние 000 на выходах всех триггеров возникает сигнал логического 0, который подается через логический элемент ИЛИ на входы J и К первого триггера, после чего этот триггер выходит из режима Т-триггера и перестает реагировать на импульсы F.
Трехразрядный реверсивный счетчик с последовательным переносом
Рассмотрим трехразрядный реверсивный счетчик с последовательным переносом (рис. 3.70).
В режиме вычитания входные сигналы должны подаваться на вход Тв. На вход Тс при этом подается сигнал логического 0. Пусть все триггеры находятся в состоянии 111. Когда первый сигнал поступает на вход Тв, на входе Т первого триггера появляется логическая 1, и он изменяет свое состояние. После этого на его инверсном входе возникает сигнал логической 1.
При поступлении второго импульса на вход Тв на входе второго триггера появится логическая 1, поэтому второй триггер изменит свое состояние (первый триггер также изменит свое состояние по приходу второго импульса). Дальнейшее изменение состояния происходит аналогично. В режиме сложения счетчик работает аналогично 4-разрядному суммирующему счетчику. При этом сигнал подается на вход Тс. На вход Тв подается логический 0.
В качестве примера рассмотрим микросхемы реверсивных счетчиков (рис: 3.71) с параллельным переносом серии 155 (ТТЛ):
- ИЕ6 — двоично-десятичный реверсивный счетчик;
- ИЕ7 — двоичный реверсивный счетчик.
Направление счета определяется тем, на какой вывод (5 или 4) подаются импульсы. Входы 1, 9, 10, 15 — информационные, а вход 11 используется для предварительной записи. Эти 5 входов позволяют осуществить предварительную запись в счетчик (предустановку). Для этого нужно подать соответствующие данные на информационные входы, а затем подать импульс записи низкого уровня на вход 11, и счетчик запомнит число.
Вход 14 — вход установки О при подаче высокого уровня напряжения. Для построения счетчиков большей разрядности используются выходы прямого и обратного переноса (выводы 12 и 13 соответственно). С вывода 12 сигнал должен подаваться на вход прямого счета следующего каскада, а с 13 — на вход обратного счета.
Цифровая электроника | Страница 21 из 32
Счетчики
Счетчики представляют собой последовательностые цифровые устройства и предназначены для выполнения операций счета и хранения кода числа подсчитанных импульсов.
Существуют различные схемы счетчиков, отличающихся назначением, типом используемых триггеров, организацией связи между ними, порядком смены состояний. По порядку изменения состояний счетчики бывают с естественным и произвольным порядком счета. В первых значение кода каждого последующего состояния счетчика отличается на единицу от кода предыдущего состояния. В счетчиках с произвольным порядком счета значения кодов соседних состояний могут отличаться более чем на единицу. Счетчики также подразделяются на простые и реверсивные. Простые счетчики делятся на суммирующие и вычитающие. В суммирующих счетчиках код последующего состояния имеет большее значение, чем код предыдущего состояния, а в вычитающих
Основными параметрами счетчика являются:
- модуль счета или коэффициент пересчета Ксч;
- быстродействие счетчика.
Модуль счета Ксч характеризует число устойчивых состояний счетчика, т. е. предельное число импульсов, которое может быть им сосчитано. После поступления Ксч входных импульсов счетчик возвращается в исходное состояние. Такие счетчики называются также делителями на число, равное Ксч.. По модулю счета счетчики подразделяются на двоичные, у которых Ксч
Быстродействие счетчика в свою очередь определяется двумя величинами:
- разрешающей способностью , т.е. минимальным допустимым интервалом времени между подачей двух входных импульсов, при котором не происходит потеря счета;
- временем установки tуст кода счетчика, т.е. интервалом времени между моментом поступления входного сигнала и моментом завершения перехода счетчика в новое устойчивое состояние.
При этом должно выполняться условие tр>tуст.
Поскольку счетчики представляют собой класс ПЦУ, то и синтез их целесообразно выполнять на основе базовых элементов ПЦУ, т.е. триггерах. Количество триггеров для двоичных счетчиков определяется формулой
mдв.=log2Kсч.
Для недвоичных счетчиков количество триггеров следует выбирать из условия
mнедв.=[log2Kсч],
где [log2Kсч]- двоичный логарифм заданного коэффициента пересчета, округленный до ближайшего (большего) целого числа.
Двоичные счетчики. Начнем с двоичных счетчиков. Для их построения можно использовать различные типы триггеров. Наиболее удобным является триггер Т-типа (счетный триггер), который осуществляет подсчет импульсов по модулю 2. Такой триггер по сути дела является простейшим счетчиком с Ксч=2. Соединив несколько счетных триггеров определенным образом, можно получить схему многоразрядного счетчика. Если в качестве базовых используются Т-триггеры с прямым динамическим счетным входом, то для построения трехразрядного суммирующего двоичного счетчика, их необходимо объединить так, как это показано на рис. 5.14,
Состояния выходов Q1, Q2 и Q3 сгруппируем в зависимости от номера счетного импульса в таблице 5.1. Из таблицы очевидно, что двоичный код, задаваемый логическими состояниями выходов счетчика соответствует порядковому номеру входного счетного импульса С. При подаче последнего восьмого импульса счетчик возвращается в исходное состояние, после чего процесс повторяется.
Рис. 5.14.Структурная схема и временная диаграмма работы трехразрядного двоичного суммирующего счетчика на основе Т-триггеров с прямым динамическим счетным входом.
Таблица 5.1.
С | Исходное состояние | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Q1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
Q2 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
Q3 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
Десятичный код | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 6 | 7 | 0 |
Суммирующий счетчик можно построить и на базе Т-триггеров с инверсным динамическим счетным входом.
При этом, поскольку срабатывание триггеров происходит по заднему фронту счетного импульса, нет необходимости задействовать инверсные выходы этих триггеров. Сигнал на вход каждого последующего триггера необходимо подавать с прямого выхода предыдущего триггера (рис. 5.15,а). При этом необходимо учитывать, что срабатывание всего счетчика будет происходить по заднему фронту счетного импульса
Рис. 5.15. Структурная схема и временная диаграмма работы трехразрядного двоичного суммирующего счетчика на основе Т-триггеров с инверсным динамическим счетным входом.
Для выполнения операции вычитания достаточно изменить в электрических связях соответствующих схем используемые выходы триггеров на выходы с обратными логическими уровнями, либо использовать триггеры с входами обратного типа динамического управления. Если вычитающий счетчик реализуется на базе Т-триггеров с прямым динамическим входом, то сигналы на входы последующих триггеров, в противоположность схемы рис. 5.14,
Рис. 5.16. Структурная схема и временная диаграмма работы трехразрядного двоичного вычитающего счетчика на основе Т-триггеров с прямым динамическим счетным входом.
Таким образом, путем переключения выходов с инверсных на не инверсные и обратно, можно получить как суммирующие, так и вычитающие счетчики. Это свойство положено в основу построения реверсных счетчиков. Для этих целей используются коммутаторы выходов на базе логических элементов 2И-ИЛИ-НЕ (рис. 5.17). Элементы ЛЭ1 и ЛЭ2 выполняют роль коммутаторов выходных сигналов с триггеров Т1 и Т2.
Рис. 5.17.Структурная схема трехразрядного двоичного реверсивного счетчика.
В рассмотренных счетчиках срабатывание триггеров происходит поочередно друг за другом, т.е. последовательно. Такие счетчики называются асинхронными. Их недостаток состоит в том, что увеличивается общее время установления tуст с увеличением числа триггеров. Кроме того, появление промежуточных комбинаций может привести к ложному срабатыванию дешифратора, если такой есть в структуре ПЦУ. Для устранения этого недостатка используются счетчики, у которых все триггеры срабатывают одновременно. Такие счетчики получили название синхронных счетчиков. Идея синхронного счетчика заключается в построении внешней комбинационной схемы, формирующей сигналы, согласно которым будет происходить одновременное переключение только части триггеров в зависимости от текущего выходного кода.
Причем эти сигналы должны быть сформированы до поступления очередного счетного импульса. Счетный импульс должен поступать на все триггеры одновременно. Для этих целей необходимо использовать тактируемые Т-триггеры, входы синхронизации которых объединяются в общую шину. На тактовые Т-входы каждого триггера подаются заранее сформированные сигналы переноса с комбинационной схемы.
Анализ смены состояний суммирующего счетчика показывает, что если значение младшего разряда меняется каждый раз с приходом входного сигнала, то в остальных разрядах значение будет меняться на противоположное только в тех случаях, когда до этого во всех предыдущих разрядах были единицы. Для этого единичный входной сигнал должен поступать на вход триггера только в том случае, если триггеры во всех предыдущих разрядах находятся в единичном состоянии. Задачу формирования входного сигнала для каждого последующего триггера выполняет логический элемент И ЛЭ1 (ЛЭ2), на входы которого подаются сигналы со всех выходов предыдущих триггеров (рис. 5.18). Срабатывание всех триггеров происходит одновременно по общему сигналу синхронизации С, который является счетным импульсом для всего счетчика. Изображенная на рисунке структура называется счетчиком с параллельным переносом, поскольку сигналы на все элементы И, формирующие единичные переносы, подаются с выходов триггеров одновременно в параллельном виде. В исходном состоянии на выходах всех триггеров присутствуют логические нули. С поступлением каждого счетного импульса выходные коды начинают увеличиваться на единицу (инкрементироваться). Задержка в такой схеме равна времени срабатывания одного триггера.
Рис. 5.18. Структурная схема четырехразрядного суммирующего счетчика с параллельным переносом.
Чтобы синтезировать схему вычитающего счетчика, необходимо использовать не прямые, а инверсные выходы триггеров. Таким образом, в исходном состоянии все триггеры будут иметь на инверсных выходах логические единицы.
С началом счета выходные коды будут уменьшаться (декрементироваться). Используя принцип коммутации прямых или инверсных выходов триггеров, можно также реализовать реверсивный счетчик с параллельным переносом.
Недостатком счетчиков с параллельным переносом является необходимость использования в случае увеличения разрядности счетчика элементов И с большим числом входов. При этом выходы триггеров должны обладать высокой нагрузочной способностью. Поэтому многоразрядные счетчики строят по групповому принципу. Согласно этому принципу, весь счетчик структурно реализуется путем соединения отдельных групп небольшой разрядности с параллельным переносом внутри этих групп. Сигнал переноса из очередной группы формируется элементом И, объединяющим выходы всех триггеров данной группы. Сформированный сигнал переноса предыдущей группы подается на счетный вход последующей группы. Общая задержка такого счетчика определяется суммой задержек каждой группы.
Другой вариант структуры синхронного счетчика – это структура со сквозным переносом. Согласно этой структуре, перенос формируется только из единичных результатов соседних разрядов. Для этих целей достаточно использовать только двухвходовые элементы И при любой разрядности счетчика (рис. 5.19). Перенос между разрядами осуществляется через каждый элемент И (ЛЭ1 и ЛЭ2) в их последовательной структуре. Отсюда следует, что общее время срабатывания всего счетчика определяется временем срабатывания одного триггера и суммарным временем задержки последовательной цепи логических элементов И. Выигрыш по быстродействию в такой структуре осуществляется за счет меньшего времени срабатывания одного логического элемента по сравнению со временем срабатывания одного триггера. При достаточно большой разрядности счетчика, время задержки во всех элементах И может оказаться значительным и сравняться с временем срабатывания одного триггера.
Рис. 5.19. Структурная схема четырехразрядного суммирующего счетчика со сквозным переносом.
Недвоичные счетчики. Недвоичные счетчики имеют Ксч?2m. Принцип их построения заключается в исключении некоторых устойчивых состояний обычного двоичного счетчика. Избыточные состояния исключаются с помощью обратных связей внутри счетчика. Как было показано ранее, количество триггеров в недвоичном счетчике есть округленное до большего целого числа значение mнедв=[log2Kсч]. Поэтому, если задействовать все возможные состояния m триггеров, то счетчик окажется двоичным. Организуя обратные связи в двоичном счетчике таким образом, чтобы определенными выходными кодовыми комбинациями осуществлять либо его обнуление, либо установку в состояние, отличное от очередного, реализуется недвоичный счетчик с произвольным Ксч. Часть состояний двоичного счетчика, таким образом, пропускаются.
Наибольший интерес среди недвоичных счетчиков представляют двоично-десятичные счетчики с Ксч=10, которые строятся на основе четырех счетных триггеров. Важность этого класса счетчиков заключается в том, что с их помощью легко может быть осуществлен вывод содержимого счетчика в десятичном коде. Действительно каждый двоично-десятичный счетчик имеет десять устойчивых состояний и соответствует одному разряду десятичной системы счисления.
В условном графическом обозначении функция двоичного счетчика определяется символами «СТ». В случае, если счетчик не двоичный, то рядом с этими символами проставляется цифра, соответствующая модулю счета. В маркировке микросхем функция счетчика кодируются символами «ИЕ».
Урок 8.4 Триггеры, регистры, счетчики
На предыдущем уроке мы рассмотрели логические элементы, состояние сигнала на выходе которых однозначно определяется состояниями сигналов на входах.
Логические элементы служат основой для создания более сложных цифровых устройств, одним из которых является триггер.
Триггер – это целый класс электронных устройств, которые могут длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний после прекращения сигнала, меняющего состояние. Состояние выхода триггера определяется не только сигналами на его входах, но и предыдущим состоянием устройства. Таким образом, триггер является простейшей однобитной ячейкой памяти.
RS-триггер
Самый простой триггер можно получить из двух логических элементов 2ИЛИ-НЕ:
Cхемотехническое обозначение:
Такая схема представляет собой асинхронный RS-триггер.
Он имеет два входа: S (set) – установка, R (reset) – сброс, и два выхода: Q (прямой) и Q с чертой сверху (инверсный, НЕ_Q).
При подаче сигнала логического нуля на оба входа триггера, его выходы будут установлены в произвольное состояние. Допустим, Q = 0, а НЕ_Q =1. Если на вход S подать «1», то состояние выхода Q скачкообразно изменится на «1», а НЕ_Q — на «0». И это состояние будет поддерживаться в независимости от того «0» или «1» подано на вход S, что и является проявлением свойства памяти.
Соответственно, при подаче уровня «1» на вход R выход Q станет «0», а НЕ_Q – «1».
Длительность устанавливающих импульсов может быть очень короткой, и ограничена физическим быстродействием логических модулей, из которых построен триггер.
Ситуация, когда на входах R и S действует высокий уровень, является недопустимой, поскольку при этом схема не может работать корректно. В этом есть недостаток RS-триггера.
RS-триггер также можно построить из двух элементов И-НЕ, такие элементы более распространены:
Установка и сброс триггера на элементах 2И-НЕ, в отличие от предыдущего, производится низким уровнем входного сигнала.
Если к последней схеме добавить еще два вентиля 2И-НЕ, то мы получим синхронный RS-триггер.
Изменение состояния такого триггера производится только при воздействии на вход С (Clock) синхронизирующего (тактового) импульса.
D-триггер
Немного изменив схему синхронного RS-триггера, можно получить D-триггер. (D-delay, задержка). У него только один информационный вход D.
Если на этот вход подать «1», а затем подать импульс на вход C, то на выходе Q будет «1», если на вход подать «0», затем импульс на C, то на выходе Q будет «0». Таким образом, D-триггер осуществляет задержку информации, поступающей на вход.
Если вход D соединить с выходом НЕ_Q, то триггер будет менять свое состояние при каждом изменении состояния входа С от «0» к «1» . При изменении от «1» к «0» состояние триггера меняться не будет. Таким образом, частота выходных импульсов будет вдвое меньше частоты входных импульсов. Такой триггер называется счетным или T-триггером. Делитель частоты используется очень широко в цифровой технике.
Существует разновидность синхронного RS-триггера, не имеющая запрещенной комбинации – JK-триггер. Он имеет три входа: J (вместо R), K (вместо S), и C. Если на оба информационных входа подана «1», то JK-триггер работает как счетный T-триггер с входом C.
Регистр хранения
На триггерах можно строить более сложные цифровые устройства, например такие, как регистры. Регистры предназначены для хранения многобитовой информации, то есть чисел, записанных в двоичном коде.
Рассмотри трех битовый регистр хранения на D-триггерах:
Каждый триггер может хранить один разряд (бит) числа. Вход R служит для установки выходов всех триггеров в нулевое (исходное) состояние перед записью числа, которое подается на входы D0,D1 и D2. При подаче импульса на вход C производится запись информации с этих входов. Информация может храниться сколь угодно долго, пока на вход С не подаются импульсы и подается питание.
Регистр сдвига
Другой разновидностью регистров является регистр сдвига. Он предназначен для преобразования информации путем ее побитного сдвига в ту или иную сторону.
На следующем рисунке приведена схема простейшего регистра сдвига информации вправо (по схеме):
В отличие от регистра хранения выход предыдущего триггера соединен с входом последующего. Информация в виде логического уровня подается на вход первого (крайнего слева) триггера. При воздействии импульса на входе C присутствующая на входе D информация записывается в первый триггер. При подаче второго импульса информация из первого триггера переписывается во второй триггер, а в первый записывается информация, которая в этот момент присутствует на входе D, и так далее. Таким образом, с подачей каждого синхроимпульса информация в регистре сдвигается вправо на 1 разряд.
Сдвиговые регистры используются во многих схемотехнических решениях при построении цифровых устройств, прежде всего для преобразования последовательного кода в параллельный, а также для выполнения арифметических операций (умножения и деления на 2)с двоичными числами, организации линий задержки, формирования импульсов заданной длительности, генерирования псевдослучайных последовательностей (кодов) и т.п.
Счетчик
Еще один класс цифровых устройств, которые можно построить на триггерах – счетчики. Как следует из названия, они осуществляют счет входных импульсов в заданном коде и могут хранить результат.
Простейший счетчик с последовательным переносом можно получить с помощью счетных T-триггеров:
Подачей импульса на вход R счетчик приводится в исходное состояние, когда на выходах Q1-Q3 – уровень логического нуля.
На вход C подаются импульсы для счета. С приходом заднего фронта первого импульса первый (левый) по схеме триггер устанавливается в «1». Если читать код справа налево, то он соответствует единице. Для нашего трехразрядного счетчика это код 001. С приходом второго импульса в «1» переключается второй триггер, а первый переключается в «0». Таким образом, код на выходах счетчика будет 010, что соответствует десятичной цифре 2.
Следующий импульс установит код 011, то есть 3. Трехразрядный счетчик может досчитать до кода 111, что соответствует десятичной цифре 7. При этом наступает так называемое переполнение счетчика, и с приходом следующего импульса счетчик обнулится.
Поскольку триггеры счетчика соединены последовательно, то и переключаться они будут также последовательно. Этот процесс отображен на графике, из которого видно, что время задержки переключения tз будет удваиваться и утраиваться. С увеличением числа разрядов задержка может оказаться неприемлемой, что является недостатком счетчиков с последовательным переносом.
Для повышения быстродействия применяются счетчики с параллельным переносом, что достигается одновременной подачей входных импульсов на входы всех триггеров счетчика. Это реализуется с помощью введения в схему логических элементов И:
Из схемы видно, что на вход второго триггера счетный импульс поступит только тогда, когда на выходе первого триггера будет «1», а на третий – когда «1» будет на выходах и первого, и второго триггеров. Очевидно, что с увеличением числа разрядов необходимо увеличивать как число логических элементов И, так и число их входов, что, в свою очередь, является недостатком такого типа счетчиков.
Регистры и счетчики, в свою очередь, могут применяться для построения более сложных цифровых устройств: сумматоров, ОЗУ и ПЗУ (оперативных и постоянных запоминающих устройств), АЛУ (арифметическо-логических устройств), входящих в состав процессоров, и так далее, к все более сложным цифровым устройствам.
В следующей серии статей мы начнем знакомство с микроконтроллерами — замечательным классом цифровых микросхем, которые являются настоящими компьютерами, умещающимися в одной микросхеме, и входящими входят в состав большинства электронных устройств, от кофемашины до космического корабля!
Механические счетчики ходов, длины и оборотов
Сенсорная техника BAUMER Счетчики и тахометры Механические счетчикиМы предлагаем оборудование BAUMER по ценам, ниже заводских. |
При каждом запросе указывайте полный заказной номер прибора.Хотите узнать цену?
Счетчики Hххх – счетчики ходов (возвратно-поступательных движений), сбоку имеют рычаг.
Счетчики Uxxx – счетчики числа оборотов.
Счетчики Mxxx – счетчики длины (метров), применяются только с мерными колесами.
Счетчики длины M300, M310 с валом 4 мм и мерными колесами MR2x1.04
Счетчики длины M400, M410 с валом 7 мм и мерными колесами MR5x2.07
Для сортировки данных в таблице по желаемому параметру достаточно кликнуть по заголовку выбранного столбца
| Наименование | Размер | Пределы счета | Высота цифр | Пересчет длины | Диаметр вала | Мерное колесо |
|---|---|---|---|---|---|---|
| h226 U126 | 40 x 29 x 27,5 мм | 99 999 | 4,5 мм | 4 мм | — | |
| h227 U127 T127 | 40 x 29 x 27,5 мм | 99 999 и 9 999 (Т127) | 4,5 мм | 4 мм | — | |
| M300 h400 U300 | 69 x 48 x 28 мм | 999 999 (h400 и U300), 99 999,9 (М300) | 4,5 мм | 5 об. = 10 чисел = 1 м (с мерным колесом 20 см) | 4 мм | MR2xx.04x |
| M310 h410 U310 | 69 x 48 x 28 мм | 99 999 (Н310 и U310), 9999,9 (М310) | 4,5 мм | 5 об. = 10 чисел = 1 м (с мерным колесом 20 см) | 4 мм | MR2xx.04x |
| M400 h500 U400 U401 | 92 x 64 x 45 мм | 9999999 (Н400, U400 и U401), 999999,9 (М400) | 7 мм | 2 об. = 10 чисел = 1 м (с мерным колесом 50 см) | 7 мм | MR5xx.07x |
| M410 h510 U410 M411 U411 | 92 x 64 x 45 мм | 99 999 | 7 мм | 7 мм | MR5xx. 07x | |
| ME102 UE102 | 60 x 62 x 55 мм | Возможно | переключатель | 0…+60°C |
* PTB поверка — эта пометка означает, что данный прибор проверен на точность и калибровку государственной сертифицированной метрологической организацией PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) и может использоваться как образцовый прибор.
В наличии на складе последние выставочные экземпляры за полцены:
|
Механический счетчик ходов (возвратно-поступательных движений) Н126 с функцией сложения, счетчик числа оборотов U126 с функциями сложения и вычитания. Установка ноля поворотной ручкой. При заказе обращать внимание на направление вращения оси счетчика. На фотографии пример применения счетчиков ходов h226 для учёта числа срабатываний на серийно выпускаемом вакуумном высоковольтном выключателе, применяемом в электроэнергетике. Украинская компания-производитель успешно применяет счётчики с 2006 года. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
..60°Механический счетчик ходов (возвратно-поступательных движений) или предметов — Н127 , счетчик Т127 с функцией сложения, счетчик числа оборотов U127 с функциями сложения и вычитания. Установка ноля поворотной ручкой. При заказе обращать внимание на направление вращения оси счетчика. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
..60°Механический счетчик ходов (возвратно-поступательных движений) H 300 (Н300) с функцией сложения, счетчик числа оборотов U300, счетчик длины M 300 (М300) работает совместно с мерным колесом на сложение и вычитание. Сброс на ноль выполняется вставляемым ключом. При заказе обращать внимание на направление вращения оси счетчика. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
..60°Механический счетчик ходов (возвратно-поступательных движений) Н310 с функцией сложения, счетчик числа оборотов U310, счетчик длины М310 с функциями сложения и вычитания. Установка ноля поворотным рычагом. При заказе обращать внимание на направление вращения оси счетчика. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
..60°Механический счетчик ходов (возвратно-поступательных движений) Н400 с функцией сложения, счетчик числа оборотов U400 и U401, счетчик длины М400 с функциями сложения и вычитания. Установка ноля поворотным рычагом. При заказе обращать внимание на направление вращения оси счетчика. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
..60°|
Механический счетчик ходов (возвратно-поступательных движений) Н410 с функцией сложения, счетчики числа оборотов U410 и U411, счетчики длины М410 и М411 с функциями сложения и вычитания. Установка ноля поворотным рычагом. При заказе необходимо обращать внимание на направление вращения оси счетчика. На фотографии пример применения счетчиков длины М410 на серийно выпускаемой электролебёдке с длиной троса до 4.000 м, применяемой в нефтедобывающей отрасли. Российская компания-производитель успешно применяет счётчики с 2007 года. Пересчет длины М410 (на выбор):1 об. = 10 чисел = 1 м (с мерным колесом 100 см), пределы: 9999,9 2 об. = 10 чисел = 1 м (с мерным колесом 50 см), пределы: 9999,9 (стандартное исполнение) 2 об. = 100 чисел = 1 м (с мерным колесом 50 см), пределы: 999,99 5 об. = 10 чисел = 1 м (с мерным колесом 20 см), пределы: 9999,9 5 об. = 100 чисел = 1 м (с мерным колесом 20 см), пределы: 999,99 Пересчет длины М411: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Рекомендуемые принадлежности и документация: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
..60°Механический вычитающий высокоскоростной счетчик с одной предустановкой. Счетчик длины предназначен для работы с мерным колесом. Счетчики имеют выходной переключающийся электрический контакт, срабатывание которого сигнализирует о достижении предустановленного значения длины или числа оборотов. Подшипниковая ось. Особенно тихий ход. Предустановка посредством четырех кнопок. Компактная форма. ME102 счетчик метров. UE102 счетчик числа оборотов. При заказе обращать внимание на направление вращения оси счетчика. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= 100 чисел) до (50 об. = 1 число)Однофазные счетчики электроэнергии в системах АСКУЭ
Для измерения электроэнергии в составе АСКУЭ могут применяться однофазные и трехфазные счетчики. Трехфазные счетчики применяются, главным образом, в промышленности, энергетики, а также в электроснабжении коммерческих, бюджетных и некоторых бытовых объектов, получающих трехфазное питание. Однако для подавляющего большинства объектов бытовой сферы в городах и сельской местности, а также для некоторых мелкомоторных потребителей предусматривается подключение однофазных счетчиков электроэнергии.
Особенности однофазных счетчиков
Счетчик электроэнергии однофазный применяется во всех случаях, когда подача электроэнергии потребителю осуществляется по двум проводам («фаза» и «ноль»). В отличие от старых индукционных приборов, современные статические (электронные) однофазные счетчики, применяемые в АСКУЭ, обдают целым комплексом преимуществ и функциональных возможностей.
Основные функции современных однофазных счетчиков:
- измерение как активной, так и реактивной электроэнергии и мощности в прямом и обратном направлении;
- измерение нормируемых показателей качества электроэнергии;
- возможность хранения профиля нагрузки с интервалом от 1 до 60 минут, хранение значений потребления (ежесуточных и ежемесячных) на глубину до 100суток и более;
- передача данных посредством УСПД или непосредственно в центр сбора данных;
- функции управления нагрузкой — ограничение или отключение электроснабжения в зависимости от потребления либо по команде с верхнего уровня АСКУЭ;
- фиксация в памяти различных событий, таких как воздействие на измерительный прибор магнитным полем, открытие клеммной крышки, превышение нормативных параметров потребления ЭЭ, продолжительности отключения ЭЭ и т.д.;
- фиксация и предотвращение попыток хищения электроэнергии при неправильном подключении нагрузки;
- фиксация небаланса между измерениями тока в фазном и нейтральном проводах и осуществление учета по большим значениям за счет установки датчиков тока в фазный и нейтральный провода.
Помимо этого, электроника счетчиков позволяет реализовывать многотарифный учет электроэнергии. Установка однофазных многотарифных счетчиков электроэнергии представляет собой выгодное решение как для потребителей ЭЭ, так и для снабжающих организаций.
Наше предложение
ООО «ИЦ ЭАК» предлагает широкий выбор однофазных счетчиков для комплектации АСКУЭ. Мы реализуем продукцию только проверенных и хорошо зарекомендовавших себя брендов. В том числе у нас вы сможете купить однофазные счетчики электроэнергии «Меркурий», KNUM, CE и др. Имеются счетчики сплит-исполнения, которые могут устанавливаться непосредственно в разрыв проводов электроснабжения с передачей данных от них в вынесенные устройства по PLC или радиоканалу связи.
Предлагаемые однофазные счетчики электроэнергии имеют разный класс точности, номинальное напряжение и другие основные характеристики.
Это позволяет подобрать оптимальные приборы для каждой конкретной АСКУЭ с учетом необходимой функциональности и экономической целесообразности. Все счетчики имеют срок эксплуатации до 30 лет и межповерочный интервал — 16 лет.
Счетчики электрической энергии однофазные KNUM-1021
Счетчики активной энергии статические однофазные Меркурий 203
Счетчики активной энергии статические однофазные Меркурий 203 2T
Счетчики электрической энергии статические однофазные Меркурий 206
Счетчики активной электрической энергии однофазный многотарифный СЕ 102
Счетчики активной электрической энергии однофазные СЕ 201
Счетчики электрической энергии однофазные NP71
Обратите внимание
«Первый в России счетчик воды с NB-IoT» в блоге «Электроника и электротехника»
ЖКХ у нас хвалить не принято. Чаще ругают. Но тем приятнее новость.
В мае 2019 года молодая российская компания выпустила на рынок умный счетчик воды с радио-модулем NB-IoT.
SAURES C1, так называется новый счетчик, это не только первый NB-IoT-счетчик воды в России, но и в настоящий момент единственное в ЖКХ NB-IoT-устройство, которое представляет собой готовое решение для конечного потребителя.
NB-IoT-счетчик устанавливается как обычный счетчик воды и тут же предоставляет возможность владельцам настроить автоматическую отправку показаний себе, в УК или ЕИРЦ. Основной механизм отправки — электронная почта. Для москвичей, дополнительно, реализована интеграция с городским порталом MOS.RU.
Для справки: NB-IoT — стандарт связи для умных устройств. Ключевая особенность — NB-IoT разворачивается на уже существующей сети базовых станций мобильных операторов. В 2019 году компания МТС, первой из операторов, обеспечила зону NB-IoT-покрытия более чем в 100 городах России.
Текущая зона покрытия уже сейчас позволяет использовать NB-IoT-счетчики более чем 50 млн. жителей России.
Технически счетчик представляет собой измерительную часть и радиомодуль. Связь ними осуществляется с помощью оптики, которая не подвержена помехам, износу и воздействию магнитов. Питание радиомодуля: легко заменяемая литиевая батарея с ресурсом работы, при передаче данных раз в трое суток, более 6 лет.
Новый NB-IoT-счетчик прошел апробацию в жилых квартирах, запущен в серийное производство и есть в наличии на складе производителя. Купить и установить его может каждый владелец жилья.
Важно отметить, что SAURES C1 — не первый продукт производителя. Тремя годами ранее SAURES разработала контроллер для сбора показаний с обычных импульсных счетчиков воды. Решение получило распространение и в течение трех лет активно развивается.
Благодаря предшествующему продукту владельцы новых счетчиков получают доступ к уже действующему облачному сервису, личному кабинету, мобильным приложениям (iOS, Android) и механизмам автоматической отправки показаний (MOS.RU, EMAIL).
Для управляющих компаний и ТСЖ: личный кабинет, в котором отображаются все квартиры, получение показаний со всех квартир в один день, выгрузка в Excel, 1C и другие возможности, которые позволяют автоматизировать сбор показаний с целого многоквартирного дома или жилого квартала.
И особенно отрадно, что производитель вкладывает в понятие «умный счетчик» больше, чем просто способность избавить владельцев или УК от ежемесячной рутины со сбором и передачей показаний.
В сервисные функции включены и аналитика расхода воды с точностью до часа, и контроль за потенциально чрезмерным расходом.
В случае продолжительного непрерывного расхода, владельцы получают уведомление на мобильный телефон. Умный алгоритм обнаруживает забытый кран, неисправности сантехники, выявляет скрытые утечки и предотвращает затопление.
В таком ракурсе счетчик перестает быть только обязательно-отчетным устройством, а становится как средством сбережения семейного бюджета россиян, так и инструментом сохранения водных ресурсов нашей планеты.
Цифровые счетчики Асинхронный десятичный счетчик Синхронные…
Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про цифровые счетчики, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое цифровые счетчики, асинхронный десятичный счетчик, синхронные счетчики , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база
цифровые счетчики
Счетчик импульсов – устройство, предназначенное для подсчета числа импульсов, поданных на вход. Результат счета в них записывается в двоичном коде
Цифровую схему, выполняющую функцию счета, можно собрать из триггеров и логических элементов.
Счетчики строятся на основе JK или Т-триггеров
Разрядность счетчика определяется максимальным числом, до которого он считает в двоичном коде
чтобы собрать счетчик по модулю 16 необходимо 4 триггера
CT2 – двухразрядный двоичный счетчик
Выходы:1, 2 – обозначение двоичных разрядов
С1 – счетный вход синхронизации
R — установка 0 (сброс)
Счетчики применяют:
• для подсчета чисел, импульсов, временных интервалов ,
• упорядочения последовательностей,
• для адресации,
• для построения делителей частоты,
• для построения элементов памяти.
Счетчики по модулю
Модуль счетчика показывает, через какое число различных состояний проходит счетчик в процессе полного цикла счета.
Пример 1 . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Для счета по модулю 5, циклом является последовательность двоичных чисел: 000, 001, 010, 011,100 (т.е. 0,1,2,3,4).
Пример 2. На выходе 4-х разрядного двоичного счетчика инициируются 4 двоичных разряда; такой счетчик считает от 0000 до 1111 (т.е. от 0 до15).
асинхронный десятичный счетчик . (Счетчик по модулю десять)
Считает от 0000 до 1001 (от 0 до 9) , т.
е. нужно 4 двоичных разряда 8 4 2 1 следовательно, счетчик реализуется на четырех JK-триггерах и элементе И-НЕ. Триггеры находятся в режиме переключения J=K=1. Тактовые импульсы запускают только первый триггер Т1, триггер Т1 запускает Т2 и т.д.
Такой триггер называется последовательным или счетчиком со сквозным переносом.
Каждый более старший разряд переключается в 2 раза реже предыдущего. Логический элемент И-HE – для установки всех триггеров в «0» с приходом десятого импульса (1010), т.е. при подаче логической «1» на D и B на логическом элементе И-HE, все триггеры обнуляются, и счетчик опять начинает считать импульсы, И-HE обеспечивает сброс.
синхронные счетчики
Для увеличения быстродействия цифровых устройств, необходимо чтобы счетчики срабатывали синхронно с тактовыми импульсами. Эта задача реализована в синхронных счетчиках.
Рассмотрим 3-разрядный счетчик по модулю 8.
JK-триггеры работают в режиме переключения и в режиме блокировки
А как ты думаешь, при улучшении цифровые счетчики, будет лучше нам? Надеюсь, что теперь ты понял что такое цифровые счетчики, асинхронный десятичный счетчик, синхронные счетчики и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база
счетчиков в цифровой логике — GeeksforGeeks
Согласно Википедии, в цифровой логике и вычислениях, счетчик C — это устройство, которое хранит (и иногда отображает) количество раз, когда происходило конкретное событие или процесс, часто в зависимости от тактового сигнала. Счетчики используются в цифровой электронике для подсчета, они могут подсчитывать конкретные события, происходящие в цепи.
Например, в счетчике UP счетчик увеличивает счет для каждого нарастающего фронта тактового сигнала.Не только счет, счетчик может следовать определенной последовательности, основанной на нашем дизайне, как любая случайная последовательность 0,1,3,2…. Они также могут быть созданы с помощью триггеров.
Классификация счетчиков
Счетчики делятся на две категории
- Асинхронный счетчик
- Счетчик синхронный
1. Асинхронный счетчик
В асинхронном счетчике мы не используем универсальные часы, только первый триггер управляется основными часами, а тактовый вход остальной части следующего триггера управляется выходом предыдущих триггеров.Мы можем понять это по следующей диаграмме:
Из временной диаграммы видно, что Q0 изменяется, как только встречается передний фронт тактового импульса, Q1 изменяется, когда встречается передний фронт Q0 (потому что Q0 подобен тактовому импульсу. для второго шлепанца) и так далее. Таким образом, пульсации генерируются через Q0, Q1, Q2, Q3, поэтому его также называют счетчиком RIPPLE.
2. Синхронный счетчик
В отличие от асинхронного счетчика, синхронный счетчик имеет один глобальный тактовый сигнал, который управляет каждым триггером, поэтому выход изменяется параллельно.Одним из преимуществ синхронного счетчика перед асинхронным счетчиком является то, что он может работать на более высокой частоте, чем асинхронный счетчик, поскольку он не имеет кумулятивной задержки из-за того, что одинаковые часы даны каждому триггеру.
Схема синхронного счетчика
Временная диаграмма синхронного счетчика
Из принципиальной схемы видно, что бит Q0 отвечает на каждый спад тактового сигнала, в то время как Q1 зависит от Q0, Q2 зависит от Q1 и Q0, Q3 зависит от Q2, Q1 и Q0.
Десятилетний счетчик
Десятилетний счетчик считает десять различных состояний, а затем сбрасывается в исходное состояние.
Простой счетчик декад будет считать от 0 до 9, но мы также можем сделать счетчики декад, которые могут проходить через любые десять состояний от 0 до 15 (для 4-битного счетчика).
| Тактовый импульс | 3 квартал | 2 квартал | 1 квартал | Q0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 10 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Таблица истинности для простого декадного счетчика
Схема декадного счетчика
Из принципиальной схемы видно, что мы использовали вентиль nand для Q3 и Q1 и подаем его для очистки входной линии, потому что двоичное представление 10 — это
1010
И мы видим, что Q3 и Q1 здесь равны 1, если мы передадим NAND этих двух битов для очистки ввода, тогда счетчик будет очищен на 10 и снова начнется с начала.
Важный момент : Количество триггеров, используемых в счетчике, всегда больше, чем равно ( log 2 n ), где n = количество состояний в счетчике.
Некоторые предыдущие годы контрольные вопросы по счетчикам
1 кв.
Рассмотрим частичную реализацию 2-битного счетчика с использованием T триггеров, следующих в последовательности 0-2-3-1-0, как показано ниже
Для замыкания цепи вход X должен быть
(A) Q2?
(B) Q2 + Q1
(C) (Q1? Q2) ’
(D) Q1? 2 квартал (GATE-CS-2004)
Решение:
Из схемы видим
T1 = XQ1 ’+ X’Q1 —- (1)
И
T2 = (Q2? Q1) ’—- (2)
И ЖЕЛАЕМЫЙ ВЫХОД 00-> 10-> 11-> 01-> 00
SO X ДОЛЖЕН БЫТЬ Q1Q2 ’+ Q1’Q2 УДОВЛЕТВОРЕНИЕ 1 И 2.
ТАК ЕСТЬ (D) ЧАСТЬ.
2 кв. Функции управляющего сигнала 4-битного двоичного счетчика приведены ниже (где X означает «безразлично»).
Счетчик подключается следующим образом:
Предположим, что задержками счетчика и гейта можно пренебречь. Если счетчик начинается с 0, он проходит следующую последовательность:
(А) 0,3,4
(Б) 0,3,4,5
(К) 0,1,2,3,4
(D) 0,1,2,3,4,5 (GATE-CS-2007)
Решение:
Первоначально A1 A2 A3 A4 = 0000
Clr = A1 и A3
Итак, когда A1 и A3 оба равны 1, он снова переходит к 0000
Следовательно, 0000 (нач.) -> 0001 (A1 и A3 = 0) -> 0010 (A1 и A3 = 0) -> 0011 (A1 и A3 = 0) -> 0100 ( A1 и A3 = 1 ) [четкое условие выполнено] -> 0000 (начальный), поэтому он проходит через 0-> 1-> 2-> 3-> 4
Ans — это (C) часть.
Викторина по цифровой логике
Статья предоставлена Ануджем Батамом, Пожалуйста, напишите комментарии, если вы обнаружите что-то неправильное, или если вы хотите поделиться дополнительной информацией по теме, обсужденной выше
Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас.
Ознакомьтесь со всеми важными концепциями теории CS для собеседований SDE с помощью курса CS Theory Course по доступной для студентов цене и будьте готовы к отрасли.
Что такое счетчики? — Основы схемотехники
Счет также играет огромную роль в электронике, особенно когда это сложно сделать своими руками. Здесь на помощь приходят счетчики. Под счетом понимается увеличение или уменьшение значений оператора. Это не может быть выполнено другими логическими устройствами, кроме счетчиков.
Итак, что такое счетчики? Эти устройства широко используются как важный элемент цифровой электроники. Счетчики подсчитывают или отмечают, сколько раз произошло событие. Они хранят, а иногда даже отображают вычисленные числа. Счетчики также называют таймерами. Счетчики производятся как отдельные интегральные схемы (ИС) и как часть более крупных ИС.
Помимо счета, счетчики также используются для измерения частоты и времени. В настоящее время счетчики используются во многих приложениях, таких как счетчики частоты, цифровые часы, аналого-цифровые преобразователи, схемы делителей частоты и таймеры электронных устройств.
Мы также можем найти их в электронных устройствах, которые мы используем дома, например, в микроволновых печах. Счетчик рассчитывает повышение или понижение температуры и время предотвращения дальнейшего нагрева. Установка времени также является одним из его практических применений, например, в стиральной машине. Счетчики также используются для подсчета людей, входящих и выходящих на стадион или зрительный зал.
Типы счетчиков
Существуют разные типы счетчиков для разных приложений.Двумя наиболее распространенными типами являются синхронные счетчики и асинхронные счетчики.
Ранняя микросхема IC 4029, микросхема счетчикаСинхронные счетчики
Синхронные счетчики — это счетчики, которые используют тактовый сигнал для изменения своего перехода.
Это означает, что синхронные счетчики зависят от входа часов для изменения значений состояния. Триггеры, представляющие собой электронные схемы, используемые для хранения двоичных данных, в синхронных счетчиках запускаются одним и тем же тактовым сигналом.
Синхронные счетчики очень просты по конструкции.Все триггеры соединены между собой и управляются одним и тем же тактовым сигналом. Выход состояния предыдущего триггера определяет изменение состояния последующего триггера. Поскольку триггеры работают синхронно, синхронные счетчики не требуют установки. Существует необходимое количество логических вентилей для реализации синхронных счетчиков, и работа выполняется быстро.
В отличие от асинхронного счетчика, синхронный счетчик имеет один глобальный тактовый сигнал, который управляет каждым триггером, поэтому выход изменяется параллельно.Преимущество синхронных счетчиков перед асинхронными счетчиками состоит в том, что они могут работать на более высокой частоте, так как у них нет кумулятивной задержки от часов.
Асинхронные счетчики
Переход асинхронных счетчиков без необходимости зависеть от входного тактового сигнала. Для этих счетчиков первый триггер подключен к внешнему тактовому сигналу, а остальные синхронизируются выходами состояния (Q & Q ’) предыдущего триггера. По этой причине асинхронные счетчики также называют счетчиками пульсаций.Он использует меньшее количество логических вентилей и работает очень медленно по сравнению с синхронными счетчиками.
Этот счетчик будет увеличиваться один раз за каждый такт, и для его переполнения требуется два тактовых цикла. Следовательно, он будет чередоваться между переходом от 0 к 1 и переходом от 1 к 0 для каждого цикла. Обратите внимание, что это создает новые часы с рабочим циклом 50% ровно на половине частоты входных часов. Вы можете продолжать добавлять дополнительные триггеры, всегда инвертируя выход на собственный вход и используя выход из предыдущего триггера в качестве тактового сигнала.
Результат называется счетчиком пульсаций, который может считать до (2 n ) -1, где n — количество бит (ступеней триггера) в счетчике.
страдают от нестабильных выходных сигналов, поскольку переполнение «колеблется» от этапа к этапу. Но они полезны в таких приложениях, как делители для тактовых сигналов, где мгновенный счет не важен, а общий коэффициент деления имеет значение. Чтобы прояснить это, однобитный счетчик эквивалентен цепочке, разделенной на два; выходная частота составляет ровно половину входной, когда подается регулярная последовательность тактовых импульсов.Использование триггерных выходов в качестве тактовых импульсов приводит к временному сдвигу между битами данных счета, что делает этот метод пульсации несовместимым с обычными стилями проектирования синхронных схем.
Как работают счетчики
Для синхронных счетчиков входные тактовые импульсы всех триггеров используют один и тот же источник и одновременно создают один и тот же тактовый сигнал. 4-битный синхронный восходящий счетчик может считать от 0 и увеличивать или считать до 15, а затем запускать новый цикл счета после сброса.В этом счетчике нет задержки распространения, потому что, опять же, все триггеры находятся в параллельном источнике синхронизации. Часы запускают все счетчики одновременно.
Некоторые из приложений для синхронных счетчиков включают, среди прочего, цифровые часы, цифровые часы, системы сигнализации, генераторы импульсов, управление движением машин.
Для асинхронных счетчиков, поскольку счет зависит от тактового сигнала, изменяющиеся биты состояния предоставляются в качестве тактового сигнала для последующих триггеров.Вьетнамки последовательно соединены между собой. Тактовый импульс проходит через счетчик.
Некоторые из применений для асинхронных счетчиков включают приложения с низким уровнем шума и малой мощности, делители частоты и т. Д.
Счетчик
IC (IC 4520 ) Доступно множество различных типов микросхем счетчиков.
Выбирая, какую ИС счетчика использовать, вы должны учитывать диапазон счета, необходимый для вашего приложения. Одним из примеров популярных счетчиков IC является IC 4520.Декодирование этой ИС счетчика может быть выполнено по внешней схеме. Диапазон для IC 4520 — 0-15.
IC 4520 — двойной счетчик. Внутри он имеет два отдельных синхронных идентичных счетчика. Два счетчика можно использовать независимо, так что вы можете использовать любой из двух или оба одновременно. Этот счетчик микросхем чувствителен к статическому электричеству, поэтому не прикасайтесь к булавке (например, одеждой) во время зарядки статическим электричеством, поскольку это может повредить вашу микросхему. Кроме того, ИС следует хранить в защитной упаковке до тех пор, пока вы не будете готовы к их использованию.
Обычно тактовый сигнал подключается к тактовому входу, при этом разрешающий вход удерживается на высоком уровне. Подсчет увеличивается по мере того, как тактовый сигнал становится высоким (по нарастающему фронту). Для нормальной работы вход сброса должен быть низким, чтобы сделать его высоким и сбросить счетчик на ноль (0000, QA-QD low). Подсчет меньше максимального (9 или 15) может быть установлен путем подключения соответствующего выхода / выходов к входу сброса с помощью логического элемента И. Например, чтобы считать от 0 до 8, соедините QA (1) и QD (8) для сброса с помощью логического элемента И.
Образец
Схема IC 4520Цифровые счетчики
- Изучив этот раздел, вы должны уметь:
- Понимать работу схем цифрового счетчика и может:
- Опишите действие асинхронных (пульсационных) счетчиков с помощью триггеров типа D.
- • Вверх счетчики.
- • Обратные стойки.
- • Частотное деление.
- Понять работу синхронных счетчиков.
- Опишите общие функции управления, используемые в синхронных счетчиках.
- • Счетчики BCD.
- • Управление вверх / вниз.
- • Включить / выключить.
- • Предустановка и очистка.
- Используйте программное обеспечение для моделирования работы счетчика.
Рис. 5.6.1 Четырехбитный асинхронный счетчик вверх
Рис. 5.6.2 Формы сигналов четырехбитного асинхронного повышающего счетчика
Асинхронные счетчики.
Счетчики, состоящие из нескольких триггеров, подсчитывают поток импульсов, подаваемых на вход CK счетчика. Выход представляет собой двоичное значение, значение которого равно количеству импульсов, полученных на входе CK.
Каждый выход представляет один бит выходного слова, которое в 74 серийных ИС счетчика обычно имеет длину 4 бита, а размер выходного слова зависит от количества триггеров, составляющих счетчик.Выходные строки 4-битного счетчика представляют значения 2 0 , 2 1 , 2 2 и 2 3 или 1,2,4 и 8 соответственно. Обычно они отображаются на схематических диаграммах в обратном порядке, с наименее значимым битом слева, это позволяет схематической диаграмме показать схему в соответствии с соглашением, согласно которому сигналы проходят слева направо, поэтому в этом случае вход CK слева.
Четырехбитный асинхронный счетчик с повышением частоты
Рис.5.6.1 показан 4-битный асинхронный восходящий счетчик, построенный из четырех триггеров типа D с положительным фронтом, подключенных в режиме переключения. Тактовые импульсы подаются на вход CK FF0, выход которого Q 0 обеспечивает выход 2 0 для FF1 после одного импульса CK.
Нарастающий фронт выхода Q каждого триггера запускает вход CK следующего триггера на половине частоты импульсов CK, подаваемых на его вход.
Затем выходы Q представляют собой четырехбитовый двоичный счет с Q 0 до Q 3 , представляющим от 2 0 (1) до 2 3 (8) соответственно.
Предполагая, что четыре выхода Q изначально имеют значение 0000, нарастающий фронт первого примененного импульса CK приведет к тому, что выход Q 0 перейдет в логическую 1, а следующий импульс CK вернет выход Q 0 в логическое состояние. 0, и при этом Q 0 перейдет с 0 на 1.
По мере того, как Q 0 (и вход CK FF1 становится высоким), это теперь сделает Q 1 высоким, указывая значение 2 1 (2 10 ) на выходах Q.
Следующий (третий) импульс CK заставит Q 0 снова перейти к логической 1, поэтому оба Q 0 и Q 1 теперь будут иметь высокий уровень, что делает 4-битный выход 1100 2 (3 10 с учетом того, что Q 0 является младшим значащим битом).
Четвертый импульс CK заставит Q 0 и Q 1 вернуться к 0, и поскольку Q 1 в это время перейдет в высокий уровень, это переключит FF2, сделав Q 2 высоким и указав 0010 2 (4 10 ) на выходах.
При чтении выходного слова справа налево выходы Q продолжают представлять двоичное число, равное количеству входных импульсов, полученных на входе CK FF0. Поскольку это четырехступенчатый счетчик, триггеры будут продолжать переключаться последовательно, и четыре выхода Q будут выводить последовательность двоичных значений от 0000 2 до 1111 2 (от 0 до 15 10 ) перед выходной сигнал возвращается к 0000 2 и снова начинает отсчет, как показано на диаграммах на рис.6.2.
Рис. 5.6.3 Четырехбитный асинхронный счетчик с обратным ходом
Четырехбитный асинхронный счетчик с понижением частоты
Чтобы вместо этого преобразовать счетчик вверх на рис.
5.6.1 в ВНИЗ, достаточно просто изменить соединения между триггерами. Принимая обе выходные линии и импульс CK для следующего триггера в последовательности от выхода Q, как показано на рис. 5.6.3, счетчик, запускаемый положительным фронтом, будет вести обратный отсчет от 1111 2 до 0000 2 .
Хотя могут быть построены как повышающие, так и понижающие счетчики с использованием асинхронного метода распространения тактовых импульсов, они не широко используются в качестве счетчиков, поскольку становятся ненадежными при высоких тактовых частотах или когда большое количество триггеров соединено вместе, чтобы дать большие числа из-за эффекта пульсации часов.
Рис. 5.6.4 Детали временной диаграммы, показывающей пульсацию часов
Clock Ripple
Эффект пульсации часов в асинхронных счетчиках показан на рис. 5.6.4, который представляет собой увеличенную часть (импульс 8) на рис. 5.6.2.
На рис. 5.6.4 показано, как задержки распространения, создаваемые затворами в каждом триггере (обозначенные синими вертикальными линиями), складываются по ряду триггеров, чтобы сформировать значительную задержку между временем, в которое выходной сигнал изменяется в первом триггере (младший значащий бит) и последнем триггере (старший значащий бит).
Поскольку каждый из выходов Q 0 — Q 3 изменяется в разное время, возникает ряд различных состояний выхода, поскольку любой конкретный тактовый импульс вызывает появление нового значения на выходах.
Например, при импульсе 8 CK выходы Q 0 до Q 3 должны измениться с 1110 2 (7 10 ) на 0001 2 (8 10 ), однако, что происходит на самом деле (чтение вертикальные столбцы единиц и нулей на рис. 5.6.4) означает, что выходные значения изменяются в течение периода примерно от 400 до 700 нс в следующей последовательности:
- 1110 2 = 7 10
- 0110 2 = 6 10
- 0010 2 = 4 10
- 0000 2 = 0 10
- 0001 2 = 8 10
При импульсах CK, отличных от импульса 8, конечно, будут возникать разные последовательности, поэтому будут периоды, поскольку изменение значения колеблется в цепочке триггеров, когда неожиданные значения появляются на выходах Q на очень короткое время .
Однако это может вызвать проблемы, когда нужно выбрать конкретное двоичное значение, как в случае десятичного счетчика, который должен отсчитывать от 0000 2 до 1001 2 (9 10 ), а затем сбрасывать на 0000 2 по счету 1010 2 (10 10 ).
Эти кратковременные логические значения также вызовут серию очень коротких всплесков на выходах Q, поскольку задержка распространения одного триггера составляет всего около 100–150 нс. Эти всплески называются «кратковременными всплесками», и хотя они не могут каждый раз достигать полного значения логической единицы, а также могут вызывать ложное срабатывание счетчика, их также следует рассматривать как возможную причину помех для других частей схемы.
Хотя эта проблема не позволяет использовать схему в качестве надежного счетчика, она по-прежнему полезна как простой и эффективный делитель частоты, где высокочастотный генератор обеспечивает входной сигнал, а каждый триггер в цепи делит частоту на два.
Счетчики синхронные
Синхронный счетчик обеспечивает более надежную схему для целей подсчета и для высокоскоростной работы, поскольку тактовые импульсы в этой схеме подаются на каждый триггер в цепи в одно и то же время.В синхронных счетчиках используются триггеры JK, поскольку программируемые входы J и K позволяют включать и отключать отдельные триггеры на различных этапах счета. Таким образом, синхронные счетчики устраняют проблему пульсаций часов, поскольку работа схемы синхронизируется с импульсами CK, а не с выходами триггеров.
Синхронный счетчик с повышением частоты
Рис. 5.6.5 Подключение синхронных часов
На рис. 5.6.5 показано, как тактовые импульсы применяются в синхронном счетчике.Обратите внимание, что вход CK применяется ко всем триггерам параллельно. Следовательно, поскольку все триггеры получают тактовый импульс в один и тот же момент, необходимо использовать какой-то метод, чтобы предотвратить одновременное изменение состояния всех триггеров.
Это, конечно, приведет к тому, что выходы счетчика будут просто переключаться со всех единиц на все нули и обратно с каждым тактовым импульсом.
Однако с триггерами JK, когда оба входа J и K представляют собой логическую 1, выход переключается при каждом импульсе CK, но когда J и K оба равны логическому 0, никаких изменений не происходит.
Рис. 5.6.6 Первые две ступени синхронного счетчика
На рис. 5.6.6 показаны две ступени синхронного счетчика. Двоичный выход берется с Q выходов триггеров. Обратите внимание, что на FF0 входы J и K постоянно подключены к логической 1, поэтому Q 0 будет изменять состояние (переключаться) при каждом тактовом импульсе. Это обеспечивает счет «единиц» для наименее значимого бита.
На FF1 входы J1 и K1 оба подключены к Q 0 , так что выход FF1 будет в режиме переключения только тогда, когда Q 0 также находится на логической 1.Поскольку это происходит только с чередующимися тактовыми импульсами, Q 1 будет переключать только четные тактовые импульсы, давая «двойки» на выходе Q 1 .
Таблица 5.6.1 показывает это действие, где видно, что Q 1 переключает тактовый импульс только тогда, когда J1 и K1 имеют высокий уровень, давая двухбитный двоичный счет на выходах Q (где Q 0 — это младший значащий бит).
Однако при добавлении третьего триггера к счетчику прямое подключение от J и K к предыдущему выходу Q 1 не даст правильного счета.Поскольку Q 1 имеет высокий уровень при счете 2 10 , это будет означать, что FF2 будет переключаться на тактовый импульс три, поскольку J2 и K2 будут иметь высокий уровень. Следовательно, тактовый импульс 3 даст двоичный счет 111 2 или 7 10 вместо 4 10 .
Рис. 5.6.7 Добавление третьей ступени
Чтобы предотвратить эту проблему, используется логический элемент И, как показано на рис.
5.6.7, чтобы гарантировать, что J2 и K2 имеют высокий уровень только тогда, когда оба Q 0 и Q 1 находятся на логической 1 (т.е.е. при счете три). Только когда выходы находятся в этом состоянии, следующий тактовый импульс переключит Q 2 на логическую 1. Выходы Q 0 и Q 1 , конечно, вернутся к логическому 0 на этом импульсе, таким образом, будет получено 001. 2 или 4 10 (где Q 0 является младшим значащим битом).
Рис. 5.6.8 Четырехбитный синхронный счетчик с повышением частоты
На рис. 5.6.8 показано дополнительное стробирование для четырехступенчатого синхронного счетчика. Здесь FF3 переводится в режим переключения, делая J3 и K3 логической 1, только когда Q 0 Q 1 и Q 2 все находятся на логической 1.
Q 3 , следовательно, не переключится в свое высокое состояние до восьмого тактового импульса и будет оставаться на высоком уровне до шестнадцатого тактового импульса. После этого импульса все выходы Q вернутся к нулю.
Обратите внимание, что для работы этой базовой формы синхронного счетчика все входы PR и CLR также должны быть на логической 1 (их неактивное состояние), как показано на рис. 5.6.8.
Синхронный счетчик вниз
Преобразование синхронного счетчика вверх в обратный отсчет — это просто вопрос обратного отсчета.Если все единицы и нули в последовательности от 0 до 15 10 , показанной в таблице 5.6.2, дополнены (показано розовым фоном), последовательность станет от 15 10 до 0.
Рис. 5.6.9 Четырехбитный синхронный счетчик с понижением частоты
Цепь обратного счетчика
Поскольку каждый выход Q на триггерах JK имеет дополнение на Q, все, что необходимо для преобразования повышающего счетчика на рис. 5.6.8 в понижающий счетчик, показанного на рис. 5.6.9, — это использовать входы JK для FF1.
с выхода Q FF0 вместо выхода Q.Затвор TC2 теперь принимает входные данные от выходов Q FF0 и FF1, а TC3 также принимает входные данные с выхода Q FF2.
Рис. Рис. 5.6.10 Четырехразрядный синхронный счетчик вверх / вниз
Счетчик вверх / вниз
На рис. 5.6.10 показано, как один вход, называемый (ВВЕРХ / ВНИЗ), может использоваться для увеличения или уменьшения одного счета счетчика в зависимости от логического состояния входа ВВЕРХ / ВНИЗ.
Каждая группа вентилей между последовательными триггерами на самом деле является модифицированной схемой выбора данных, описанной в Комбинационном логическом модуле 4.2, но в этой версии используется комбинация И / ИЛИ, а не схема логического элемента И-НЕ, эквивалентная ДеМоргану. Это необходимо для обеспечения правильного логического состояния для следующего селектора данных.
Выходы Q и Q триггеров FF0, FF1 и FF2 подключены к входам данных A и B селекторов данных. Если управляющий вход находится на логической 1, то импульс CK на следующий триггер подается с выхода Q, что делает счетчик UP-счетчиком, но если управляющий вход равен 0, то импульсы CK подаются с Q и счетчик ВНИЗ счетчик.
Рис. 5.6.11 Четырехразрядный счетчик вверх BCD
Синхронный счетчик вверх BCD
Типичное использование входов CLR проиллюстрировано счетчиком BCD на рис. 5.6.11. Выходы счетчика Q 1 и Q 3 подключены к входам логического элемента И-НЕ, выход которого поступает на входы CLR всех четырех триггеров. Когда Q 1 и Q 3 оба находятся на уровне логической 1, выходная клемма логического элемента И-НЕ обнаружения предела (LD1) станет логическим 0 и сбросит все выходы триггеров на логический 0.
Поскольку в первый раз Q 1 и Q 3 оба находятся в логической 1 во время от 0 до 15, 10 счетчик равен десяти (1010 2 ), это приведет к тому, что счетчик будет отсчитывать от 0 на 9 10 , а затем сбросить на 0, пропуская 10 10 до 15 10 .
Таким образом, схема представляет собой счетчик BCD , 8421, , чрезвычайно полезное устройство для управления числовыми дисплеями через декодер BCD на 7 сегментов и т. Д. Однако путем перепроектирования системы стробирования для создания логического 0 на входах CLR для другого максимума значение, может быть достигнуто любое количество, кроме от 0 до 15.
Если у вас уже есть симулятор, такой как Logisim, установленный на вашем компьютере, почему бы не попробовать, например, создать восьмеричный счетчик вверх.
Рис. 5.6.12 Входы и выходы ИС счетчика
Входы и выходы ИС счетчика
Хотя синхронные счетчики могут быть построены из отдельных триггеров JK, во многих схемах они будут встроены в специализированные микросхемы счетчиков или в другие крупномасштабные интегральные схемы (LSIC).
Для многих приложений счетчики, содержащиеся в ИС, имеют дополнительные входы и выходы, добавленные для увеличения универсальности счетчиков.Различия между многими коммерческими микросхемами счетчиков в основном заключаются в различных предлагаемых возможностях ввода и вывода. Некоторые из них описаны ниже. Обратите внимание, что многие из этих входов имеют низкий активный уровень; это происходит из-за того, что в более ранних устройствах TTL любой неподключенный вход будет плавать до логической 1 и, следовательно, станет неактивным. Однако оставлять входы неподключенными не является хорошей практикой, особенно входы CMOS, которые плавают между логическими состояниями и могут быть легко активированы в любое допустимое логическое состояние из-за случайного шума в цепи, поэтому ЛЮБОЙ неиспользуемый вход должен быть постоянно подключен к его неактивной логике. государственный.
Включение входов
Рис. 5.6.13 Синхронный счетчик с повышением частоты с входами разрешения и сброса счетчика
Входы ENABLE (EN) на микросхемах счетчиков могут иметь несколько разных имен, например Chip Enable (CE), Count Enable (CTEN), Output Enable (ON) и т.
Д., Каждая из которых обозначает одинаковые или похожие функции.
Разрешение счета (CTEN) — это функция на интегральных схемах счетчика, а в синхронном счетчике, показанном на рис. 5.6.13, это активный низкий вход. Когда он установлен на логическую 1, это предотвратит прогресс отсчета даже при наличии тактовых импульсов, но счет будет продолжаться нормально, когда CTEN будет на логическом 0.
Обычный способ отключения счетчика при сохранении любых текущих данных на выходах Q — это запретить переключение триггеров JK, пока CTEN неактивен (логическая 1), путем включения входов JK всех триггеров JK. логика flops 0. Однако, поскольку логические состояния входов JK FF1, FF2 и FF3 зависят от состояния предыдущего выхода Q, либо напрямую, либо через вентили T2 и T3, чтобы сохранить выходные данные, выходы Q должны быть изолированы от входов JK, если CTEN равен 1, но выходы Q должны подключаться к входам JK, когда CTEN находится на логическом 0 (состояние включения счета).
Это достигается за счет использования дополнительных разрешающих вентилей (И), E1, E2 и E3, каждый из которых имеет один из своих входов, подключенных к CTEN (обратному CTEN). Когда счет отключен, CTEN и, следовательно, один из входов на каждом из, E1, E2 и E3 будет иметь логический 0, что приведет к тому, что эти разрешающие выходы вентилей и входы триггера JK также будут иметь логический 0, какие бы логические состояния ни присутствовали на выходах Q, а также на других входах разрешающих вентилей. Поэтому всякий раз, когда CTEN находится на логической 1, счет отключается.
Однако, когда CTEN находится на логическом 0, CTEN будет логической 1, и будут включены E1, E2 и E3, в результате чего любое логическое состояние, присутствующее на выходах Q, будет передано на входы JK. В этом состоянии, когда на входе CK будет получен следующий тактовый импульс, триггеры будут переключаться в соответствии с их нормальной последовательностью.
Рис. 5.6.14 Асинхронная параллельная нагрузка
Асинхронная параллельная нагрузка
В то время как общие входы PR и CLR могут выдавать выходные значения 0000 или 1111, вход ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ (PL) позволяет загружать любое значение в счетчик.
Используя отдельный вход DATA для каждого триггера и небольшое количество дополнительной логики, логический 0 на PL загружает счетчик любым заранее определенным двоичным значением перед началом или во время счета. Метод достижения асинхронной параллельной загрузки на синхронном счетчике показан на рис. 5.6.14.
Операция под нагрузкой
Двоичное значение, загружаемое в счетчик, подается на входы D 0 — D 3 , а на вход PL подается импульс логического 0.Этот логический 0 инвертируется и применяется к одному входу каждого из восьми вентилей И-НЕ для их включения. Если значение, которое должно быть загружено в конкретный триггер, равно логической 1, это делает входы правого логического элемента И-НЕ 1,1, а из-за инвертора между парой вентилей И-НЕ для этого конкретного входа левый вентиль И-НЕ входы будут 1,0.
В результате ко входу PR триггера применяется логический 0, а ко входу CLR — логическая 1. Эта комбинация устанавливает выход Q на логическую 1, то же значение, которое было применено к входу D.Точно так же, если вход D имеет логический 0, выход левого логического элемента И-НЕ пары будет логическим 0, а выход правого вентиля будет логической 1, что очистит выход Q триггера. Поскольку вход PL является общим для каждой пары логических элементов нагрузки NAND, все четыре триггера загружаются одновременно со значением 1 или 0, присутствующим на его конкретном входе D.
Рис. 5.6.15 Синхронный счетчик вверх / вниз с несколькими входами и выходами
Несколько входов и выходов
Модификации, подобные описанным в этом модуле, делают базовый синхронный счетчик гораздо более универсальным.Синхронные счетчики TTL и CMOS доступны в серии 74 микросхем, содержащих обычно 4-битные счетчики с этими и другими модификациями для широкого спектра приложений. На рис. 5.6.15 показано, как все входные функции, описанные выше, плюс некоторые важные выходы, такие как перенос пульсаций (RC) и счетчик клемм (TC), могут быть объединены в единую ИС синхронного счетчика.
Типичная одиночная синхронная ИС, такая как четырехбитный двоичный счетчик вверх / вниз 74HC191, также использует эти функции ввода и вывода, которые обозначены в версиях NXP (рис.5.6.16) следующим образом:
Входы
• D 0 , D 1 , D 2 и D 3 (Входы нагрузки) — 4-битное двоичное число может быть загружено в счетчик через эти входы, когда вход PL параллельной нагрузки находится на логическом 0
• CE (включение счетчика) — позволяет продолжать счет при нулевом значении. Останавливает счет без сброса при достижении логической 1.
• U / D (вверх / вниз) — считает в возрастающем режиме при 0, в меньшем — при логической 1.
• CP — Вход тактового импульса.
Фиг.5.6.16 74HC191 Распиновка
Выходы
• Q 0 , Q 1 , Q 2 и Q 3 — четырехбитный двоичный выход.
• TC (Терминальный счетчик) — в некоторых версиях также называется MAX / MIN, выдает импульс логической 1, равный по ширине одному полному тактовому циклу, при каждом изменении самого старшего бита (что означает, что счетчик вышел за пределы конец счета вверх или вниз). TC может использоваться для определения конца увеличения или уменьшения счета, а также будучи доступным в качестве выхода, TC используется внутри для генерации выхода Ripple Carry.
• RC (Ripple Carry) — выводит импульс логического 0, равный по ширине младшей части тактового цикла в конце счета, и при подключении к тактовому входу другой 74HC191 IC он действует как «перенос» к следующему счетчику.
Каскадные синхронные счетчики
Рис. 5.6.17 Подключение 74HC191 в каскаде
Подключение синхронных счетчиков в каскаде для получения более широких диапазонов счета упрощается в ИС, таких как 74HC191, за счет использования выхода пульсации переноса (RC) ИС, подсчитывающего 4 младших бита, для управления тактовым входом следующего по величине значительный IC, как показано красным на рис.
5.6.17.
Хотя может показаться, что либо выходы TC, либо выходы RC могут управлять следующим тактовым входом, выход TC не предназначен для этой цели, поскольку могут возникнуть проблемы с синхронизацией.
Синхронные и асинхронные счетчики
Хотя синхронные счетчики имеют большое преимущество перед асинхронными счетчиками или счетчиками пульсаций в отношении уменьшения проблем синхронизации, бывают ситуации, когда счетчики пульсаций имеют преимущество перед синхронными счетчиками.
При использовании на высоких скоростях только первый триггер в цепочке счетчика пульсаций работает с тактовой частотой.Каждый последующий триггер работает на половине частоты предыдущего. В синхронных счетчиках, где каждый каскад работает на очень высоких тактовых частотах, более вероятно возникновение паразитной емкостной связи между счетчиком и другими компонентами, а также внутри самого счетчика, так что в синхронных счетчиках помехи могут передаваться между различными каскадами счетчика, вызывая нарушение подсчет, если не предусмотрена адекватная развязка. Эта проблема уменьшена в счетчиках пульсаций из-за более низких частот на большинстве ступеней.
Кроме того, поскольку тактовые импульсы, подаваемые на синхронные счетчики, должны одновременно заряжать и разряжать входную емкость каждого триггера; синхронные счетчики, имеющие много триггеров, будут вызывать большие импульсы тока заряда и разряда в схемах драйвера часов каждый раз, когда часы меняют логическое состояние. Это также может вызвать нежелательные всплески на линиях питания, которые могут вызвать проблемы в других частях цифровой схемы. Это меньшая проблема с асинхронными счетчиками, поскольку часы управляют только первым триггером в цепочке счетчиков.
Асинхронные счетчики в основном используются для приложений с частотным разделением и для генерации временных задержек. В любом из этих приложений синхронизация отдельных выходов вряд ли вызовет проблемы с внешней схемой, а тот факт, что большинство каскадов счетчика работают на гораздо более низких частотах, чем входная синхронизация, значительно снижает любую проблему высокочастотного шума.
вмешательство в окружающие компоненты.
ИС счетчиков
синхронных (пульсация) Счетчики:
Синхронные счетчики:
Специальный тип последовательной схемы, используемой для подсчета импульсов, известен как счетчик, или набор триггеров, к которым применяется тактовый сигнал, известен как счетчики. Счетчик — одно из самых широких применений триггера. На основе тактового импульса выход счетчика содержит заранее определенное состояние. Число импульсов можно подсчитать с помощью выхода счетчика. Таблица истинностиСуществуют следующие типы счетчиков:
Асинхронные счетчики или счетчики пульсацийАсинхронный счетчик также известен как счетчик пульсаций .Ниже приведена схема 2-битного асинхронного счетчика , в котором мы использовали два T-триггера. Помимо T-триггера, мы также можем использовать JK-триггер, установив для обоих входов постоянное значение 1. Внешний тактовый сигнал поступает на тактовый вход первого триггера, то есть FF-A, и его выход, то есть передается на тактовый вход следующего триггера, то есть FF-B. Блок-схемаСхема сигналовОперация
Счетчики синхронные В асинхронном счетчике выход текущего счетчика переходит на вход следующего счетчика.Итак, счетчики связаны цепочкой. Недостатком этой системы является то, что она создает задержку счета, и задержка распространения также возникает во время этапа счета. Синхронный счетчик призван устранить этот недостаток. В синхронном счетчике один и тот же тактовый импульс передается на тактовый вход всех триггеров. Тактовые сигналы, производимые всеми триггерами, идентичны друг другу. Ниже приведена схема 2-битного синхронного счетчика, в котором входы первого триггера, т.е.е., FF-A, установлены на 1. Таким образом, первый триггер будет работать как триггер с переключателем. Выходной сигнал первого триггера передается на оба входа следующего триггера JK. Логическая схемаСхема сигналовОперация
|
Этот вход не изменит выходное состояние второго триггера, потому что это триггер, срабатывающий по отрицательному фронту.
Синхронные счетчики | Последовательные схемы
Что такое синхронный счетчик
?Синхронный счетчик , в отличие от асинхронного счетчика , — это счетчик, выходные биты которого изменяют состояние одновременно, без пульсаций.
Единственный способ построить такую схему счетчика из триггеров JK — это соединить все входы синхронизации вместе, чтобы каждый триггер получал один и тот же тактовый импульс в одно и то же время:
Теперь вопрос в том, что нам делать со входами J и K? Мы знаем, что нам все еще необходимо поддерживать тот же частотный шаблон деления на два, чтобы считать в двоичной последовательности, и что этот шаблон лучше всего достигается с использованием режима «переключения» триггера, поэтому тот факт, что Входы J и K должны быть (время от времени) «высокими».
Однако, если мы просто подключим все входы J и K к положительной шине источника питания, как мы это делали в асинхронной схеме, это явно не сработает, потому что все триггеры будут переключаться одновременно: с каждым и каждый тактовый импульс!
Давайте снова рассмотрим четырехбитную двоичную последовательность счета и посмотрим, есть ли какие-либо другие шаблоны, которые предсказывают переключение бита.
основана на том факте, что переключение каждого бита происходит одновременно с переключением предыдущего бита с «высокого» на «низкий» (с 1 на 0).
Так как мы не можем синхронизировать переключение бита на основе переключения предыдущего бита в схеме синхронного счетчика (это может создать эффект пульсации), мы должны найти какой-то другой шаблон в последовательности счета, который можно использовать для запуска бит переключения:
Изучая четырехбитовую двоичную последовательность счета, можно увидеть еще один шаблон прогнозирования.
Обратите внимание, что непосредственно перед переключением бита все предыдущие биты имеют высокий уровень:
Этот шаблон также можно использовать при разработке схемы счетчика.
Синхронный Счетчик «вверх»Если мы позволим каждому триггеру JK переключаться в зависимости от того, находятся ли все предыдущие выходы триггера (Q) на «высоком уровне», мы можем получить ту же последовательность счета, что и асинхронная схема, без эффекта пульсации, поскольку каждый триггер флоп в этой схеме будет синхронизирован точно в одно и то же время:
Результатом является четырехбитный синхронный счетчик «вверх». Каждый из триггеров более высокого порядка подготовлен к переключению (оба входа J и K имеют высокий уровень), если выходы Q всех предыдущих триггеров имеют высокий уровень.”
В противном случае входы J и K для этого триггера будут «низкими», переводя его в режим «защелки», в котором он будет поддерживать свое текущее состояние выхода при следующем тактовом импульсе.
Поскольку первый (LSB) триггер должен переключаться при каждом тактовом импульсе, его входы J и K подключены к V cc или V dd , где они все время будут находиться на «высоком уровне».
Следующему триггеру нужно только «распознать», что выход Q первого триггера высокий, чтобы быть готовым к переключению, поэтому логический элемент И не требуется.
Однако оставшиеся триггеры должны быть готовы к переключению только тогда, когда все выходных битов более низкого порядка имеют «высокий» уровень, следовательно, необходимы логические элементы И.
Синхронный счетчик обратного хода
Чтобы сделать синхронный счетчик «вниз», нам нужно построить схему для распознавания соответствующих битовых комбинаций, предсказывающих каждое состояние переключения при обратном отсчете.
Неудивительно, что когда мы исследуем четырехбитную двоичную последовательность счета, мы видим, что все предыдущие биты имеют «низкий» уровень до переключения (следуя последовательности снизу вверх):
Поскольку каждый триггер JK оснащен выходом Q ‘, а также выходом Q, мы можем использовать выходы Q’ для включения режима переключения на каждом последующем триггере, поскольку каждый Q ‘будет «высоким». каждый раз, когда соответствующий Q «низкий»:
Схема счетчикас выбираемыми режимами счета «вверх» и «вниз»
Развивая эту идею еще на один шаг, мы можем построить схему счетчика с возможностью выбора между режимами счета «вверх» и «вниз», имея двойные линии логических элементов И, определяющих соответствующие битовые условия для последовательности «вверх» и «вниз». соответственно, затем используйте логические элементы ИЛИ для объединения выходов логических элементов И с входами J и K каждого последующего триггера:
Эта схема не такая сложная, как может показаться на первый взгляд.Линия входного сигнала управления «Вверх / Вниз» просто позволяет верхней или нижней цепочке логических элементов И передавать выходные сигналы Q / Q ’к последующим ступеням триггеров.
Если линия управления «Вверх / Вниз» находится на «высоком уровне», активируются верхние вентили И, и схема работает точно так же, как первая («вверх») схема синхронного счетчика, показанная в этом разделе.
Если линия управления «Вверх / Вниз» установлена на «низкий», нижние вентили И становятся активными, и схема функционирует идентично второй («обратный» счетчик) схеме, показанной в этом разделе.
Для иллюстрации, вот диаграмма, показывающая схему в режиме счета «вверх» (все отключенные схемы показаны серым, а не черным):
Здесь показано в режиме счета «вниз», с тем же серым цветом, представляющим отключенную схему:
Цепи повышающего / понижающего счетчика— очень полезные устройства. Распространенным применением является управление движением машин, где устройства, называемые энкодерами вращения вала , преобразуют механическое вращение в серию электрических импульсов, эти импульсы «синхронизируют» схему счетчика для отслеживания общего движения:
По мере движения машина вращает вал энкодера, создавая и прерывая световой луч между светодиодом и фототранзистором, тем самым генерируя тактовые импульсы для увеличения счетной схемы.
Таким образом, счетчик интегрирует или накапливает общее движение вала, служа электронной индикацией того, насколько далеко переместилась машина.
Если все, что нас заботит, — это отслеживание всего движения, и не нужно учитывать изменения в направлении движения, , такого расположения будет достаточно.
Однако, если мы хотим, чтобы счетчик имел приращение с одним направлением движения и декремент с обратным направлением движения, мы должны использовать счетчик вверх / вниз и схему кодировщика / декодирования, имеющую способность различать разные направления.
Если мы перепроектируем энкодер так, чтобы он имел два набора пар светодиодов / фототранзисторов, эти пары выровнены так, что их прямоугольные выходные сигналы не совпадают по фазе друг с другом на 90 o , мы получим то, что известно как квадратурность выход энкодера (слово «квадратура» просто относится к угловому разделению 90 o ).
Схема определения фазы может быть сделана из триггера D-типа, чтобы отличать последовательность импульсов по часовой стрелке от последовательности импульсов против часовой стрелки:
Когда энкодер вращается по часовой стрелке, прямоугольная волна входного сигнала «D» будет опережать прямоугольную волну входного сигнала «C», что означает, что вход «D» уже будет «высоким», когда «C» перейдет из «низкого».
на «высокий», таким образом, устанавливает триггер D-типа (делая выход Q «высоким») с каждым тактовым импульсом.
«Высокий» выход Q переводит счетчик в режим «Up», и любые тактовые импульсы, полученные синхроимпульсом от энкодера (от любого светодиода), будут увеличивать его.
И наоборот, когда энкодер меняет направление вращения, вход «D» будет отставать от входного сигнала «C», что означает, что он будет «низким», когда сигнал «C» переходит от «низкого» к «высокому», заставляя Триггер D-типа в состояние сброса (делая выход Q «низким») с каждым тактовым импульсом.
Этот «низкий» сигнал дает команду схеме счетчика уменьшаться с каждым тактовым импульсом от энкодера.
Эта схема или что-то очень похожее на нее лежит в основе каждой схемы измерения положения, основанной на датчике импульсного энкодера.
Такие приложения очень распространены в робототехнике, управлении станками с ЧПУ и других приложениях, связанных с измерением обратимого механического движения.
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
счетчиков звонков | Регистры сдвига
Если выход сдвигового регистра возвращается на вход. результаты счетчика звонков.Шаблон данных, содержащийся в регистре сдвига, будет рециркулировать до тех пор, пока применяются тактовые импульсы.
Например, образец данных будет повторяться каждые четыре тактовых импульса на рисунке ниже. Однако мы должны загрузить шаблон данных.
Все 0 или все 1 не учитываются. Полезен ли непрерывный логический уровень из такого условия?
Мы обеспечиваем загрузку данных в сдвиговый регистр параллельного ввода / последовательного вывода, сконфигурированный как кольцевой счетчик ниже.
Может быть загружен любой случайный образец. Наиболее часто используемый шаблон — это одиночный 1 .
Загрузка двоичного кода 1000 в кольцевой счетчик выше до сдвига дает видимый узор.
Шаблон данных для одного каскада повторяется каждые четыре тактовых импульса в нашем 4-каскадном примере.
Формы сигналов для всех четырех этапов выглядят одинаково, за исключением временной задержки в один такт от одного этапа к другому.См. Рисунок ниже.
Схема выше представляет собой деление на счетчик 4 . Сравнивая тактовый вход с любым из выходов, показывает соотношение частот 4: 1.
Q: Какие ступени нам понадобятся для деления счетчика на 10?
A: Десять каскадов будут рециркулировать 1 каждые 10 тактовых импульсов.
Альтернативный метод инициализации счетчика звонков на 1000 показан выше.Формы сдвига идентичны приведенным выше, повторяются каждый четвертый тактовый импульс.
Требование инициализации является недостатком кольцевого счетчика по сравнению с обычным счетчиком.
Как минимум, он должен быть инициализирован при включении питания, поскольку невозможно предсказать, в каком состоянии будут включаться триггеры.
Теоретически инициализация никогда не потребуется снова. На практике триггеры в конечном итоге могут быть повреждены шумом, разрушая структуру данных.
«Самокорректирующийся» счетчик, как и обычный синхронный двоичный счетчик, был бы более надежным.
Для указанного выше двоичного синхронного счетчика требуется только два каскада, но требуются вентили декодера.
У счетчика звонков было больше ступеней, но он самодекодировался, сохраняя вышеприведенные шлюзы декодирования.
Еще одним недостатком счетчика звонков является то, что он не запускается автоматически.
Если нам нужны декодированные выходы, кольцевой счетчик выглядит привлекательно, в частности, если большая часть логики находится в пакете с одним регистром сдвига.В противном случае обычный двоичный счетчик будет менее сложным без декодера.
Сигналы, декодированные синхронным двоичным счетчиком, идентичны сигналам предыдущего кольцевого счетчика.
Последовательность счетчика ( Q A Q B ) = ( 00 01 10 11 ).
Джонсон Счетчики
Счетчик с кольцевым хвостовиком , также известный как счетчик Джонсона , преодолевает некоторые ограничения счетчика звонков.
Подобно кольцевому счетчику, счетчик Джонсона представляет собой сдвиговый регистр с обратной связью. Для данного коэффициента деления требуется половина ступеней сопоставимого кольцевого счетчика.
Если дополнительный выход кольцевого счетчика возвращается на вход вместо истинного выхода, получается счетчик Джонсона.
Разница между счетчиком звонков и счетчиком Джонсона заключается в том, какой выходной сигнал последней ступени возвращается (Q или Q ’).
Тщательно сравните соединение обратной связи ниже с предыдущим счетчиком звонков.
Это «обратное» соединение обратной связи оказывает сильное влияние на поведение аналогичных схем.
Рециркуляция одного 1 вокруг кольцевого счетчика делит входные часы на коэффициент, равный количеству ступеней.
В то время как счетчик Джонсона делит на коэффициент, равный удвоенному количеству ступеней.
Например, четырехступенчатый кольцевой счетчик делит на 4 . 4-ступенчатый счетчик Джонсона делит на 8 .
Запустите счетчик Джонсона, сбросив все ступени до 0 с до первых часов. Часто это делается во время включения питания.
Ссылаясь на рисунок ниже, первые часы сдвигают три 0 с из ( Q A Q B Q C ) вправо в ( Q B Q C Q D ). 1 в Q D ’ (дополнение Q) сдвигается обратно в Q A .
Таким образом, мы начинаем сдвигать 1 с вправо, заменяя 0 с. Если кольцевой счетчик рециркулирует один 1 , четырехступенчатый счетчик Джонсона рециркулирует четыре 0 с, затем четыре 1 с для 8-битного шаблона, а затем повторяется.
Приведенные выше формы сигналов показывают, что многофазные прямоугольные волны генерируются счетчиком Джонсона.
4-ступенчатый блок, указанный выше, генерирует четыре перекрывающиеся фазы с 50% -ным рабочим циклом.Сколько ступеней потребуется для генерации набора из трех фазовых сигналов?
Например, трехступенчатый счетчик Джонсона, управляемый часами на 360 Гц, будет генерировать три фазированных прямоугольных волны 120 o с частотой 60 Гц.
Выходы флоп-флопов счетчика Джонсона легко декодировать в одно состояние.
Ниже, например, восемь состояний 4-каскадного счетчика Джонсона декодируются не более чем двумя входными вентилями для каждого из состояний.
В нашем примере восемь из двух входных вентилей декодируют состояния для нашего примера счетчика Джонсона.
Независимо от того, как долго счетчик Джонсона, требуются только 2-входные вентили декодера.
Обратите внимание: мы могли бы использовать неинвертированные входы для вентилей И , изменив входы вентилей с истинных на инвертированные на FF, Q на Q ’ (и наоборот).
Тем не менее, мы стараемся, чтобы диаграмма выше соответствовала паспорту CD4022B, насколько это возможно.
Выше, наши четыре фазированных прямоугольных волны Q A – Q D декодируются в восемь сигналов ( G 0 – G 7 ), активных в течение одного тактового периода из полного 8-тактовый цикл.
Например, G 0 является активным высоким, когда оба Q A и Q D имеют низкий уровень. Таким образом, пары различных выходов регистров определяют каждое из восьми состояний нашего примера счетчика Джонсона.
Выше представлена более полная внутренняя схема счетчика CD4022B Johnson. См. Технические данные производителя, где незначительные детали пропущены.
Основным новым дополнением к диаграмме по сравнению с предыдущими рисунками является детектор запрещенного состояния , состоящий из двух вентилей NOR .
Взгляните на врезку таблицы состояний. В таблице перечислены 8-допустимые состояния.
Поскольку наш переключатель имеет четыре триггера, всего имеется 16 состояний, из которых есть 8 запрещенных состояний. Это будут те, которые не указаны в таблице.
Теоретически мы не попадем ни в одно из запрещенных состояний, пока в сдвиговом регистре RESET перед первым использованием.
Однако в «реальном мире» после многих дней непрерывной работы из-за непредвиденного шума, сбоев в линии электропередач, вблизи ударов молнии и т. Д. Счетчик Джонсона может перейти в одно из запрещенных состояний.
Для приложений с высокой надежностью нам необходимо предусмотреть эту небольшую возможность. Более серьезным является случай, когда цепь не очищается при включении питания.
В этом случае невозможно узнать, в каком из 16 состояний цепь будет включаться.
Находясь в запрещенном состоянии, счетчик Джонсона не вернется ни в одно из допустимых состояний без вмешательства. Это цель ворот NOR .
Изучите таблицу на предмет последовательности ( Q A Q B Q C ) = ( 010 ).Эта последовательность нигде не отображается в таблице допустимых состояний.
Следовательно ( 010 ) запрещено. Этого никогда не должно происходить. Если это так, счетчик Джонсона находится в запрещенном состоянии, из которого ему необходимо выйти в любое разрешенное состояние.
Предположим, что ( Q A Q B Q C ) = (010 ). Второй вентиль NOR заменит Q B = 1 на 0 на входе D в FF Q C .
Другими словами, нарушающее правило 010 заменяется на 000 . И 000 , которое присутствует в таблице, будет сдвинуто вправо.
В таблице могут быть последовательности тройных нулей. Вот как шлюзы NOR переводят счетчик Джонсона из запрещенного состояния в разрешенное состояние.
Не все запрещенные состояния содержат последовательность 010 . Однако через несколько часов эта последовательность появится, так что любые запрещенные состояния в конечном итоге будут экранированы.
Если на схему подается питание без RESET , выходы будут непредсказуемыми в течение нескольких часов, пока не будет достигнуто разрешенное состояние.
Если это проблема для конкретного приложения, не забудьте выполнить СБРОС при включении питания.
Устройства счетчика Джонсона
Имеется пара счетчиков Джонсона на интегральных схемах с декодированными выходными состояниями.
Мы уже рассматривали внутреннюю логику CD4017 при обсуждении счетчиков Джонсона.
Устройства серии 4000 могут работать от источников питания от 3 до 15 В. Деталь 74HC ’, разработанная для совместимости с TTL, может работать от источника питания от 2 В до 6 В, рассчитывать быстрее и имеет большую мощность выходного привода.
Чтобы просмотреть полные технические характеристики устройства, перейдите по ссылкам.
- CD4017 Счетчик Джонсона с 10 декодированными выходами CD4022 Счетчик Джонсона с 8 декодированными выходами
- 74HC4017 Счетчик Джонсона, 10 декодированных выходов
Символы ANSI для счетчиков Джонсона по модулю -10 (делить на 10) и по модулю 8 показаны выше.
Символ приобретает характеристики счетчика, а не производной из сдвигового регистра, как это и есть.
Формы сигналов для CD4022 по модулю 8 и работа были показаны ранее. Десятилетний счетчик CD4017B / 74HC4017 представляет собой 5-ступенчатый счетчик Джонсона с десятью декодированными выходами.
Работа и формы сигналов аналогичны CD4017. Фактически, CD4017 и CD4022 подробно описаны в одном листе данных.
74HC4017 — это более современная версия счетчика декад.
Эти устройства используются там, где требуются декодированные выходы вместо двоичных или двоично-десятичных выходов, имеющихся на обычных счетчиках.
Под декодированием мы подразумеваем, что одна строка из десяти строк является активной для «4017» вместо четырехбитного двоично-десятичного кода из обычных счетчиков.
См. Предыдущие формы сигналов для декодирования 1 из 8 для восьмеричного счетчика Джонсона 4022.
Практическое применение
Вышеупомянутый счетчик Джонсона перемещает горящий светодиод каждую пятую секунды по кольцу из десяти.
Обратите внимание, что 74HC4017 используется вместо ‘40017, потому что первая часть имеет более высокие возможности привода.
Из техпаспорта (по ссылке выше) работает при V CC = 5 В, V OH = 4,6 В при 4 мА.
Другими словами, выходы могут подавать 4 мА при 4,6 В для управления светодиодами. Имейте в виду, что светодиоды обычно работают с током от 10 до 20 мА.
Хотя видны они с точностью до 1 ма. Эта простая схема иллюстрирует применение HC4017.
Нужен яркий дисплей для выставки? Затем используйте инвертирующие буферы для возбуждения катодов светодиодов, подтянутых к источнику питания анодными резисторами меньшего номинала.
Таймер 555, выступающий в качестве нестабильного мультивибратора, генерирует тактовую частоту, определяемую R 1 R 2 C 1 .
Это приводит в действие 74HC4017 шаг за такт, на что указывает один светодиод на кольце.
Обратите внимание: если 555 не обеспечивает надежного управления тактовым выводом «4015», пропустите его через единственный буферный каскад между 555 и «4017».
Переменная R 2 может изменить скорость шага. Величина развязывающего конденсатора С 2 не критична. Аналогичный конденсатор необходимо подключить к выводам питания и заземления ‘4017.
Счетчик Джонсона выше генерирует трехфазные прямоугольные волны, фазированные на 60 o друг от друга относительно ( Q A Q B Q C ).
Однако нам нужно 120 o фазированных сигналов силовых приложений (см. Том II, переменный ток).
Выбор P 1 = Q A P 2 = Q C P 3 = Q B ’ дает желаемое фазирование 120 o . См. Рисунок ниже.
Если они ( P 1 P 2 P 3 ) отфильтрованы по нижним частотам до синусоидальных волн и усилены, это может быть началом трехфазного источника питания.
Например, вам нужно управлять небольшим трехфазным авиационным двигателем 400 Гц?
Затем подайте 6x 400 Гц на вышеуказанную схему ЧАСЫ .Обратите внимание, что все эти формы сигналов имеют рабочий цикл 50%.
Схема ниже выдает 3-фазные неперекрывающиеся, менее 50% рабочего цикла формы сигналов для управления 3-фазными шаговыми двигателями.
Выше мы декодируем перекрывающиеся выходы Q A Q B Q C до неперекрывающихся выходов P 0 P 1 P 2 , как показано ниже.
Эти формы сигналов управляют 3-фазным шаговым двигателем после соответствующего усиления от уровня миллиампера до уровня дробного усилителя с использованием драйверов ULN2003, показанных выше, или драйвера пары Дарлингтона с дискретными компонентами, показанного в следующей схеме.
Не считая драйвера двигателя, для этой схемы требуются три пакета IC (интегральная схема): два блока FF двойного типа «D» и четырехканальный вентиль NAND.
Один CD4017, описанный выше, генерирует необходимые трехфазные сигналы с шаговым двигателем в приведенной выше схеме, очищая счетчик Джонсона по счету 3 .
Счетчик 3 сохраняется менее микросекунды, прежде чем очистится. Остальные счетчики ( Q 0 = G 0 Q 1 = G 1 Q 2 = G 2 ) остаются каждый полный тактовый период.
Драйверы биполярных транзисторов Дарлингтона, показанные выше, заменяют внутреннюю схему ULN2003.
Дизайн драйверов выходит за рамки этой главы, посвященной цифровой электронике. Любой драйвер может использоваться с любой схемой генератора сигналов.
Приведенные выше формы waceform имеют наибольший смысл в контексте внутренней логики CD4017, показанной ранее в этом разделе.
Тем не менее, показаны уравнения стробирования И для внутреннего декодера. Сигналы Q A Q B Q C — это выходы регистра прямого сдвига счетчика Джонсона, недоступные на выводах.
Сигнал Q D показывает сброс ‘4017 каждые три такта. Q 0 Q 1 Q 2 и т. Д. — это декодированные выходы, которые фактически доступны на выходных контактах.
Выше мы генерируем формы сигналов для управления униполярным шаговым двигателем , для которого требуется только одна полярность управляющего сигнала.
То есть нам не нужно менять полярность привода на обмотки. Это упрощает подключение силового привода между ‘4017 и двигателем.
пары Дарлингтона из предыдущей диаграммы могут быть заменены на ULN3003.
И снова CD4017B генерирует необходимые формы сигнала со сбросом после конечного отсчета.
Декодированные выходы Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 последовательно управляют обмотками шагового двигателя, при этом Q 4 сбрасывает счетчик в конце каждой группы из четырех импульсов.
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
Различные типы электронных счетчиков
Счетчик — это вычислительное и цифровое логическое устройство, которое используется для многократного сохранения и отображения определенного события.Самый распространенный тип счетчика — это последовательная цифровая логическая схема. Эта схема состоит из одной линии ввода / вывода, а именно часов и количества линий вывода / вывода. Значения линий o / p обозначают число в двоично-десятичной или двоичной системе счисления. Как правило, эти схемы состоят из триггеров, которые соединены каскадом. Эти устройства широко используются в цифровых схемах и спроектированы как отдельные ИС. а также объединенные как части более крупные интегральные схемы. В этой статье рассказывается о том, что такое электронный счетчик и его виды.Пожалуйста, перейдите по ссылке ниже, чтобы узнать больше о: Введение в счетчики — Типы счетчиков.
СчетчикиЭлектронный счетчик
Электронный счетчик — это устройство одного типа, которое используется для нескольких функций. Эти счетчики представляют собой одно- или многофункциональные устройства, которые можно использовать для определения времени или скорости. Некоторые типы электронных счетчиков запрограммированы заранее и используются для выполнения более чем одной функции. Кроме того, однофункциональные электронные счетчики бывают однонаправленными или двунаправленными.
Как видно из названия, односторонние электронные счетчики ведут счет вверх или вниз, тогда как двунаправленный электронный счетчик ведет счет вверх и вниз. Эти счетчики характеризуются такими характеристиками, как прочный, прочный, компактный дизайн и простота использования. Как правило, эти счетчики более дорогие, и их может быть сложно установить по сравнению с механическими счетчиками.
Электронный счетчик
Схема электронного счетчика на основе LDR
Вся схема электронного счетчика разделена на три основные части, такие как i / p, секция дисплея и декодера или драйвер.Вход схемы состоит из LDR и схемы генератора прямоугольных импульсов, которые построены на микросхеме таймера NE555. Лампа используется в качестве источника света для фокусировки на светозависимом резисторе. Основная функция LDR заключается в том, что всякий раз, когда лампа фокусируется на LDR, она запускает сигнал и генерирует прямоугольную волну. Этот сигнал подается как входной сигнал в схему счетчика. Таким образом, объекты, которые нужно подсчитать и расположенные в ряд, перемещаются один за другим между лампочкой и резистором, зависящим от света.Схема электронного счетчика на основе
LDRТипы электронных счетчиков
Электронные счетчики могут быть реализованы с использованием схем регистрового типа, таких как триггеры, и они подразделяются на различные типы, и некоторые из них обсуждаются ниже.
- Синхронный счетчик
- Асинхронный счетчик или счетчик пульсаций
- Счетчик вверх / вниз
- Счетчик декады
- Кольцевой счетчик
- Каскадный счетчик
- Счетчик Джонсона
- Счетчик модуля.
Асинхронный (пульсирующий) счетчик
Асинхронный или пульсирующий счетчик — это FF D-типа, который включает J-вход, подаваемый от его собственного инвертированного т / п. Эта схема используется для хранения одного бита и ведет отсчет от 0 до 1 до его переполнения. Всякий раз, когда счетчик увеличивается для каждого цикла CLK и требуется два цикла CLK для переполнения.
Таким образом, каждый цикл будет менять b / n на переход от 0-1 до 1-0. Этот переход приведет к созданию нового CLK с рабочим циклом 50% ровно на половине частоты i / p CLK.Если этот o / p используется в качестве сигнала CLK для одинаково организованного FF, получится еще один 1-битный счетчик, который рассчитывает вдвое медленнее. Их объединение дает 2-битный счетчик:
Синхронный счетчик
В этом типе счетчика входы тактовых импульсов для всех FF соединены вместе и активируются импульсами i / p. Таким образом, все ФФ меняют состояния одновременно. Схема ниже представляет собой 4-битный синхронный счетчик. Входы J и K триггера подключены к высокому уровню.Flip Flop1 включает входы J и K, которые подключены к o / p триггера Flip Flop0, а входы Flip Flop2 подключены к o / p логического элемента AND, который запитывается o / ps FF0 и FF1. Простым способом реализации логики для каждого бита является переключение, когда все младшие биты находятся в высоком логическом состоянии. Эти счетчики также могут быть спроектированы аппаратными конечными автоматами, которые являются более сложными, но обеспечивают более плавные и стабильные переходы.
Синхронный счетчикДесятичный счетчик
Десятичный счетчик используется для подсчета десятичных цифр, а не двоичных, и он может иметь ту или иную двоичную кодировку.Обычный 4-ступенчатый счетчик можно легко заменить на декадный, добавив логический элемент И-НЕ, как показано на рисунке ниже. Вы можете заметить, что Flip Flop2 и Flip Flop4 передают i / ps логическому элементу NAND. O / ps этого гейта подключены к CLR i / p каждого из триггеров. Десятичный счетчик отсчитывает от 0 до 9, а затем меняется на 0. Показания счетчика могут быть установлены на «0» путем подачи импульса на линию сброса на низкий уровень. Счетчик счетчика увеличивается с каждым импульсом CLK, пока не достигнет 1001. Когда он увеличивается до 1010, оба i / ps логического элемента И-НЕ переходят в высокий уровень.