dwójkę liczącą Licznikiem Podział liczników:

Transkrypt

1 1. Dwójka licząca Przerzutnik typu D łatwo jest przekształcić w przerzutnik typu T i zrealizować dzielnik modulo 2 - tzw. dwójkę liczącą. W tym celu wystarczy połączyć wyjście zanegowane Q z wejściem D. Pojedyncza "dwójka" dzieli częstotliwość sygnału zegarowego na dwa, przy czym wypełnienie przebiegu na wyjściu wynosi zawsze 50%. Łańcuch kaskadowo połączonych dwójek liczących może być wykorzystany do wytworzenia naturalnego kodu dwójkowego podstawowego kodu wagowego używanego w technice cyfrowej. Przerzutnik typu JK można przekształcić w dwójkę liczącą przez podanie stanu wysokiego na oba wejścia J i K. 2. Licznikiem nazywamy układ logiczny sekwencyjny przeznaczony do zliczania impulsów wejściowych. Pojawienie się kolejnego impulsu wejściowego powoduje zmianę stanu licznika, przy czym kolejnym stanom odpowiada liczba zliczonych do osiągnięcia tego stanu impulsów wejściowych. Najczęściej zliczaniu podlegają impulsy zegarowe, a dodatkowe wejścia służą do programowania sposobu liczenia. Licznik nazywamy modulo n, jeżeli może on zliczyć n-1 impulsów, a impuls n-ty powoduje powrót do stanu spoczynkowego. Licznik liczy do przodu, jeżeli zwiększenie liczby zliczonych impulsów powoduje wzrost wskazania licznika. Licznik liczy do tyłu - jeżeli zwiększenie liczby impulsów powoduje zmniejszenie wskazania licznika. Licznik liczący do przodu albo do tyłu w zależności od sygnałów na wejściach dodatkowych nazywamy licznikiem rewersyjnym. Podział liczników:

2 Liczniki zbudowane są z pewnej liczby synchronicznych przerzutników, odpowiednio ze sobą połączonych. Zerowanie licznika jest to ustawienie wszystkich przerzutników w stan 0. Liczbę stanów przyjmowanych przez licznik w jednym pełnym cyklu nazywa się długością cyklu lub pojemnością licznika. Jeżeli licznik składa się z n przerzutników, to jego pojemność zależna od połączeń logicznych między poszczególnymi przerzutnikami, zawiera się w przedziale <1,2n>. Jeżeli licznik ma p różnych stanów, przez które przechodzi cyklicznie, to określa się go jako licznik modulo p. Każdemu określonemu stanowi licznika odpowiada jedna określona kombinacja stanów przerzutników tworzących licznik. Licznik dwójkowy o pojemności 10 nazywa się licznikiem dziesiętnym lub dekadowym. Pełny cykl pracy takiego licznika obejmuje 10 stanów. Przydatność licznika do pracy w określonych systemach cyfrowych może być oceniona w oparciu o jego podstawowe parametry: - szybkość działania - czas ustalania zawartości licznika. Szybkość działania określa się przez podanie maksymalnej dopuszczalnej częstotliwości fmax impulsów zliczanych. W liczniku asynchronicznym maksymalna częstotliwość impulsów wyjściowych występuje tylko w pierwszym przerzutniku i nie może przekroczyć dopuszczalnej wartości fmax. Ponieważ maksymalny czas ustalania się zawartości licznika jest sumą czasów propagacji tp wszystkich przerzutników, to maksymalna częstotliwość wejściowa nie powinna przekroczyć wartości gdzie: n - liczba przerzutników wchodzących w skład licznika tp - czas propagacji jednego przerzutnika to - czas potrzebny na ustalenie się zawartości licznika po każdym impulsie zliczanym W liczniku synchronicznym wejścia zegarowe wszystkich przerzutników są połączone, co zapewnia jednoczesność zmian stanów przerzutników. Czas ustalania zawartości licznika determinowany jest sumą czasów propagacji sygnału przez układy kombinacyjne, realizujące zbiór funkcji przełączających dla wejść informacyjnych przerzutników licznika. Ze względu na sposób realizacji tych funkcji wyróżnia się: - liczniki synchroniczne z przeniesieniami równoległymi - liczniki synchroniczne z przeniesieniami szeregowymi. 3. Asynchroniczny licznik dwójkowy można realizować tworząc łańcuch szeregowy dwójek liczących, w których wejście zegarowe C każdego przerzutnika połączone jest z wyjściem Q poprzedniego, jak to pokazano na rys.

3 Aby otrzymać zliczanie w przód przerzutniki muszą zmieniać swój stan przy zmianie impulsu zegarowego z 1 na 0. Warunek ten jest spełniony przy zastosowaniu przerzutników JK master slave, przy ustawionych J=K=1. Licznik ten można dowolnie rozszerzać. W przedstawionym układzie można również zastosować przerzutniki wyzwalane dodatnim zboczem impulsu zegara, czyli np. przerzutniki D wyzwalane zboczem. Przy połączeniach takich jak na rys. otrzymamy licznik zliczający wstecz. Aby zrealizować zliczanie w przód, należy dokonać inwersji sygnału zegarowego, lub prościej - wejścia zegarowe przerzutników połączyć z wyjściami ~Q poprzedzających przerzutników. Zliczanie wstecz oznacza, że wartości liczbowe odpowiadające kolejnym stanom są malejące. Asynchroniczny licznik dziesiętny ze sprzężeniem zerującym Liczniki asynchroniczne zaprojektowane w ten sposób mogą działać nieprawidłowo w przypadku, gdy czas opóźnienia (propagacji) między wejściem zerującym przerzutnika a jego wyjściem ma różną wartość dla poszczególnych przerzutników. Wówczas impuls zerujący, równy najmniejszemu z czasów opóźnień, może trwać zbyt krótko, aby wyzerować licznik. W celu wyeliminowania tego niepożądanego zjawiska należy zastosować dodatkowo przerzutnik RS ustawiany w stan 1 zdekodowanym stanem licznika, a zerowany impulsami wejściowymi. Asynchroniczny licznik dziesiętny z zerującym układem sprzężenia zawierającym przerzutnik RS. 4. W liczniku synchronicznym sygnał wejściowy jest jednocześnie podawany na wejścia zegarowe wszystkich przerzutników. Na wejścia J i K pierwszego przerzutnika są podane na stałe jedynki logiczne. Pod wpływem każdego impulsu wejściowego w przerzutniku następuje zmiana jego stanu. Na wejścia J i K każdego następnego przerzutnika jest podawany iloczyn logiczny stanów wyjść wszystkich poprzednich przerzutników. Jeżeli na wyjściu pierwszego przerzutnika istnieje stan niski, to stan przerzutnika drugiego nie zmieni się jeśli istnieje stan wysoki, stan przerzutnika zmieni się pod wpływem impulsu podanego na wejście zegarowe. Jeśli iloczyn wszystkich stanów wyjść poprzedzających dany przerzutnik wynosi 1, to stan danego przerzutnika zmieni się (gdy 0 pozostanie bez zmian). Jeśli w podanym liczniku pod wpływem impulsu wejściowego następują zmiany kilku przerzutników, to następują one w tym samym momencie dlatego licznik taki nazywamy synchronicznym.

4 Różnica pomiędzy licznikiem synchronicznym z przeniesieniami równoległymi, a licznikiem z przeniesieniami szeregowymi polega na sposobie uzyskiwania iloczynu logicznego stanów wyjść poprzedzających przerzutników. Zamiast stosować bramki o coraz większej ilości wejść stosuje się bramki dwuwejściowe.

5 6. Opierając się na zasadzie działania liczników synchronicznych buduje się liczniki rewersyjne mogące liczyć do przodu i do tyłu. Na rysunku przedstawiono licznik rewersyjny zbudowany z przerzutnika JK. Oprócz wejścia dla zliczanych impulsów posiada również wejście WE R dla określenia kierunku liczenia. Jeśli na wejściu WE R jest 0 logiczne, wtedy stan pierwszego przerzutnika podobnie jak przy liczeniu do przodu zmienia się pod wpływem każdego impulsu wejściowego. Dalsze przerzutniki zmieniają swój stan pod wpływem impulsu wejściowego, gdy na wyjściach Q przerzutników poprzedzających są zera logiczne. Taka logika zmian stanów wyjść powoduje, że licznik liczy do tyłu zmniejszając swoją zawartość. W tym liczniku można też zastosować przeniesienia szeregowe, stosując przy dalszych przerzutnikach zamiast bramek NAND o coraz większej ilości wejść trójwejściowe bramki NAND.