Układy sekwencyjne
 
 

  help

Dzisiejsza data


 
Przerzutniki Rejestry Liczniki Dzielniki

    Liczniki to układy cyfrowe, które służą do zliczania i pamiętania ilości impulsów podawanych na ich wejścia zliczające (zliczanie to odbywa się w pewnym przedziale czasowym). Oprócz wejścia zliczającego posiadają one również wejście zerujące, służące do ustawienia stanu początkowego licznika tzn. do jego wyzerowania.Zerowanie polega na ustawieniu w stan 0 wszystkich przerzutników z których zbudowany jest licznik.



Rys.1 Symbol graficzny licznika

    Jest to n-stanowy układ sekwencyjny n = 2k    k - ilość przerzutników, n - ilość stanów
    Pojemność licznika to ilość stanów jaką licznik może przyjmować w jednym pełnym cyklu, zależy ona od liczby przerzutników i jest często nazywana długością cyklu danego licznika.
Podstawowymi elementami liczników są przerzutniki synchroniczne, ich liczba jest liczbą wyjść licznika. Każde wyjście przerzutnika Q jest jednocześnie wyjściem licznika. W postaci popularnych układów 4-bitowych są dostępne liczniki BCD (dzielące przez 10) i liczniki binarne lub szesnastkowe, dzielące przez 16 (jeżeli licznik ma współpracować z wyświetlaczem, konieczne jest użycie transkodera), oraz liczniki modulo n, umożliwiające dzielenie częstotliwości wejściowej przez liczbę n, zadawaną jako słowo wejściowe.

   Poniżej przedstawiono implementację 4-bitową zrealizowaną za pomocą przerzutników D. Długości poszczególnych impulsów kolejnych wyjść są równe liczbie impulsów zegara: Q0 zlicza do dwóch, Q1 zlicza do czterech, Q2 do ośmiu i Q3 do szesnastu impulsów. Licznik ten może być traktowany jako dzielnik częstotliwości, kolejno przez dwa, tak że na wyjściu Q3 mamy sygnał o czasie powtarzania szesnaście razy dłuższym od czasu powtarzania impulsów zegara.


Licznik 4-ro bitowy z przerzutnikami D




Liczniki możemy podzielić ze względu na długość cyklu:
  - o stałej długości cyklu,
  - o zmiennej (nastawianej) długości cyklu.

oraz ze względu na kierunek zliczania:
 - jednokierunkowe,
 - dwukierunkowe czyli rewersyjne.

Rozróżnia się dwa sposoby łączenia liczników:
 - szeregowe (licznik asynchroniczny),
 - równoległe (licznik synchroniczny).

    Charakterystyczną cechą połączenia szeregowego jest opóźnienie czasowe ustalania się zawartości. Zmiana stanu każdego członu następuje dopiero po zmianie stanu poprzedniego, a nie synchronicznie z sygnałem wejściowym.
    Przy łączeniu równoległym sygnał wejściowy X jest podawany równocześnie na wszystkie liczniki, przy czym dociera on do wejścia liczącego i-tego licznika, gdy wszystkie poprzednie liczniki są w stanach końcowych. Do łączenia równoległego liczników trzeba więc wytworzyć przeniesienie YR. Zaletą tego sposobu łączenia jest większa szybkość pracy układu, gdyż zmiana stanów wszystkich liczników następuje jednocześnie.
    Jeśli wszystkie człony składowe mają pojemność równą 2, to cały licznik jest nazywany dwójkowym, a jego pojemność P = 2N.
  Liczniki dwójkowe równoległe (synchroniczne), w zależności od sposobu realizacji układu sprzęgającego, można podzielić na:
  - liczniki z przeniesieniem równoległym,
  - liczniki z przeniesieniem szeregowym.
    Realizacja licznika z przeniesieniem równoległym z przerzutników typu D modulo 16 została przedstawiona poniżej. Sygnał wejściowy wchodzi tu nie na wejścia zegarowe przerzutników, lecz na bramki sprzęgające.

Licznik z przeniesieniem równoległym z przerzutników typu D




    Licznik dwójkowy równoległy z przeniesieniem szeregowym modulo 8 przedstawiono poniżej.

Licznik z przeniesieniem szeregowym z przerzutników typu JK




  Różni się on tym od licznika z przeniesieniem równoległym, że iloczyny wielowejściowe, formujące sygnały przygotowujące JK przerzutników, zostały rozbite na połączone kaskadowo iloczyny 2-wejściowe (element NAND i negator). Umożliwia to budowę licznika o dowolnie dużej pojemności.
  Przerzutniki licznika równoległego z przeniesieniem szeregowym zmieniają swój stan bezpośrednia pod wpływem sygnału wejściowego X, a więc jednocześnie, ale następny impuls wejściowy X może przyjść dopiero wówczas, gdy wywołane zmianą stanu zmiany przeniesień Y dotrą do ostatniego przerzutnika.


Liczniki dziesiętne (dekady)

    Licznik dziesiętny składa się z szeregu dekad liczących, czyli liczników o okresie P = 10. Dekady, podobnie jak przerzutniki w liczniku dwójkowym, mogą być łączone szeregowo lub równolegle. Stany poszczególnych dekad odpowiadają liczbom dziesiętnym kodowanym dwójkowo. Najczęściej stosowanym kodem jest kod 8421, w którym kolejne cyfry 0, 1,..., 9 są kodowane naturalnym kodem dwójkowym.
  Poniżej przedstawiono dekadę asynchroniczną, zbudowaną z przerzutników typu D. Przerzutniki Q1 i Q3 są "odwrócone" i wtedy elementy NAND pełnią funkcję iloczynów.

Dekada 8421 szeregowa z przerzutników typu D




  Dekady asynchroniczne są zwykle łączone szeregowo, rolę sygnału przeniesienia odgrywa wtedy sygnał Q3 z wyjścia ostatniego przerzutnika.