Számláló (elektronika)

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt hozzászólók, és jelentősen eltérhet a 2017. december 8-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 12 szerkesztést igényelnek .

Az impulzusok számának számlálója egy olyan eszköz, amelynek kimenetein bináris vagy bináris decimális kódot kapunk, amelyet a vett impulzusok száma határoz meg. A számlálók kétlépcsős D-flip-flopokra , T-flip-flopokra és JK-flip-flopokra építhetők .

A számláló fő paramétere a számláló modul – a számláló által megszámlálható egyedi jelek maximális száma . A számlálókat ST-vel jelöljük (az angol számlálóból).

Osztályozás

A számlálók osztályozása:

a triggerek stabil állapotainak számával
- bináris triggereken
- hármas papucsokon [1]
- n-áris papucsokon
modulok száma szerint:
- bináris decimális ( évtized );
- bináris;
- a számla tetszőleges állandó moduljával;
- a számla változó moduljával;
a számla irányába:
- összegzés;
- kivonó;
- megfordítható;
a belső linkek kialakításának módja szerint:
- szekvenciális átvitellel;
- gyorsított transzferrel;
  - párhuzamos gyorsított átvitellel;
  - végponttól végpontig gyorsított átvitellel;
- kombinált transzferrel;
- gyűrű;
trigger kapcsolási módszerrel:
- szinkron;
- aszinkron;
Számláló a Johnson-kódban [2] .

Bináris számlálók

A bináris számláló sémája formális szintézissel is megkapható , azonban a heurisztikus számláló sokkal vizuálisabbnak tűnik. A bináris számláló igazságtáblázata bináris számokból álló sorozat nullától -ig , ahol n a számláló kapacitása. A táblázatot alkotó számok számjegyeinek megfigyelése elvezet a bináris számláló blokkdiagramjának megértéséhez. A legkisebb jelentőségű számjegy állapotai a táblázat megfelelő oszlopában a 01010101 ... alakú nullák és egyesek váltakozását mutatják, ami természetes, hiszen a legkisebb jelentőségű számjegy bemeneti jelet kap, és mindegyikről kapcsol. beviteli művelet. A következő számjegyben a 00110011 ... alakú nullák és egyesek párjainak sorozata látható. A harmadik számjegyben egy négyes nullák és egyesek sorozata képződik 00001111 ... stb. Ebből a megfigyelésből látható, hogy a szenioritás következő számjegye a mostaninál kétszer kisebb frekvencián vált. $2^{n}-1$

Ismeretes, hogy a számláló trigger a bemeneti impulzusok frekvenciáját kettővel osztja. Összehasonlítva ezt a tényt a fent jelzett mintával, azt látjuk, hogy a számláló felépíthető szekvenciálisan beépített számláló triggerek láncaként. Egyébként vegye figyelembe, hogy a GOST szerint az elemek bemenetei a bal oldalon, a kimenetei pedig a jobb oldalon vannak ábrázolva. Ennek a szabálynak a betartása azt a tényt eredményezi, hogy a számlálóban szereplő számban az alsó számjegyek a régebbi számjegyek bal oldalán találhatók.

Bináris számlálók párhuzamos átvitellel és szomszédos kódolással

A fentiekben a bináris szekvenciális számlálók sémáit vizsgáljuk, vagyis azokat, amelyekben egy bizonyos trigger állapotának megváltozásakor a következő trigger gerjesztődik, és a triggerek nem egyszerre, hanem egymás után változtatják állapotukat. Ha ebben a helyzetben n triggernek meg kell változtatnia az állapotát, akkor a folyamat befejezéséhez n időintervallumra lesz szükség, amely megfelel az egyes triggerek állapotának megváltoztatásának időpontjának. Ez a szekvenciális működés a soros számláló két hátrányának az oka: a párhuzamos számlálókhoz képest alacsonyabb számlálási sebesség és az áramkör kimenetén a hamis jelek lehetősége. A párhuzamos számlálóknál az órajeleket egyidejűleg küldik az összes flip-flophoz.

A számláló trigger átmenetek szekvenciális jellege hamis jelek forrása a kimenetein. Például egy négybites számlálóban, amely egy hagyományos négybites bináris kódban számol 8-4-2-1 bitek "súlyával", amikor állapotról állapotra vált , a következő állapotsor jelenik meg a kimeneten : ${\displaystyle 7_{10}=0111_{2))$ ${\displaystyle 8_{10}=1000_{2))$

0111_{2}\rightarrow 0110_{2}\rightarrow 0100_{2}\rightarrow 0000_{2}\rightarrow 1000_{2}.

Ez azt jelenti, hogy a 7-es állapotból a 8-as állapotba való átmenet során a 6-os állapotoknak megfelelő kódok rövid időre megjelennek a számláló bemeneteken; négy; 0. Ezen közbülső állapotok megváltoztatása más logikai áramkörök hibás működését okozhatja, például ha egy dekódert egy ilyen számlálóhoz csatlakoztatunk , akkor annak 0, 4, 6 kimenetein rövid időre aktív állapotok jelenhetnek meg, amelyek tévesen megváltoztathatják a számláló állapotát. egyéb triggerek kapcsolódnak hozzájuk a bemeneteken - ezt a nemkívánatos jelenséget logikai versenyeknek vagy jelversenyeknek nevezik. A versenyek kiküszöbölhetők szomszédos vagy versenyellenes állapotkódolású számlálók használatával, például reflexív szürke kóddal számolva .

A tranziens folyamatok idejének csökkentése érdekében lehetőség van a számláló megvalósítására abban a változatban, hogy a bemeneti számláló impulzusok egyidejűleg minden triggerhez jutnak. Ebben az esetben párhuzamos átvitelű számlálót kapunk.

A párhuzamos átvitelű számlálók sémái szerint számlálókat építenek, amelyekben egy trigger kapcsolási késleltetése arányos a számlált impulzusok periódusával.

Példa . Ha egy trigger kapcsolási késleltetése 30 ns, akkor a számláló felépítése során a séma szerint több mint négy bites szekvenciális átvitellel, hagyományos bináris kódban működik, 120 ns és az alatti impulzusszámlálási periódussal, a hibák számlálása elkezdődik, az átvitelnek nincs ideje továbbhaladni a triggerek láncán a következő számláló impulzus megérkezése előtt.

A párhuzamos átvitelű számlálóknál a triggerek információs bemeneteire jeleket küldenek, amelyek a számláló állapotának logikai függvényei, és meghatározzák azokat a konkrét triggereket, amelyeknek meg kell változtatniuk állapotukat egy adott bemeneti impulzusnál. A kapuzási elv a következő: a flip-flop megváltoztatja állapotát a következő szinkronizálási impulzus átadásakor, ha az összes előző flip-flop egy logikai egység állapotában volt.

A párhuzamos számlálók teljesítménye nagyobb a soros számlálókhoz képest, mivel a számláló aktuális állapotából származó logikai függvény és a számláló impulzus egyidejűleg kerül az összes trigger kapcsolóbemenetére.

A párhuzamos átvitellel rendelkező szinkron számlálók rendelkeznek a maximális sebességgel, amelynek szerkezetét heurisztikusan úgy fogjuk megtalálni, hogy figyelembe vesszük a kettes számokhoz egy hozzáadásának és azokból való kivonásának folyamatait.

Soros-párhuzamos átviteli számlálók

A nagy kapacitású párhuzamos átvitelű számlálók építésére vonatkozó korlátozások kapcsán széles körben alkalmazzák a csoportos felépítésű, vagy a soros-párhuzamos átvitelű számlálókat. Az ilyen számlálók számjegyei csoportokra vannak osztva, amelyeken belül a párhuzamos átvitel elve szerveződik. Magukat a csoportokat szekvenciálisan kapcsolják össze konjuktorok segítségével , amelyek átvihetők a következő csoportba az összes korábbi trigger egyetlen állapotával. Ha a csoport összes triggerének állapota egyetlen, a következő bemeneti jel érkezése átvitelt hoz létre ebből a csoportból. Ez a helyzet felkészíti a csoportközi konjuktort arra, hogy a bemeneti jelet közvetlenül a következő csoportnak adja át.

A teljesítmény szempontjából a legrosszabb esetben, amikor a hordozás áthalad az összes csoporton és belép az utolsó bemenetére,

t SET = t • (ĺ - 1) + t GR ,

ahol ĺ a csoportok száma, t GR a kód létrehozásának ideje a csoportban.

Az IC-k kifejlesztett sorozatában általában 5 ... 10 bináris számlálóféle változat található, négyjegyű csoportok (szekciók) formájában. A szakaszok kaszkádolása történhet sorba kapcsolással az átviteli láncok mentén, párhuzamos-soros átvitelek szervezésével, vagy bonyolultabb mérőórák esetén két további vezérlőbemenettel a számlálás engedélyezésére és az átadás engedélyezésére, párhuzamos átvitelek szervezésével csoportosan és közöttük.

A szinkron típusú bináris számlálók egyik jellemzője az összes számjegy egyidejű váltásával járó helyzetek jelenléte (például összegző számláló esetén, amikor a 11 ... 1 kódkombinációról 00 ... 0 kombinációra váltunk, amikor a számláló túlcsordul és átviteli jel keletkezik). Számos trigger egyidejű kapcsolása jelentős áramimpulzust hoz létre a vezérlőegység tápáramköreiben, és működési hibához vezethet. Ezért a programozható logika egyes LSI/VLSI használatára vonatkozó útmutató anyagokban a bináris számlálók kapacitását egy adott k érték (például 16) korlátozza. Ha nagyobb kapacitású számlálót kell használni, akkor javasolt a Gray kódra váltani, amelynél az egyik kódkombinációból a másikba való átmenet csak egy bit átkapcsolásával jár. Igaz, hogy bináris kódban számlálási eredményt kapjon, további kódátalakítót kell használnia, de ezt az árat kell fizetni azért, hogy megszabaduljon a nagy intenzitású áramimpulzusoktól az áramkörökben.

Lásd még

Jegyzetek

↑ Galkin A. S., Gribok V. P., Kazakov V. M. . Csengetésszámláló a potenciális logikai elemeken , Bináris kódolású ternary/AC SU1466009 . Archiválva az eredetiből 2017. február 15-én. Letöltve: 2010. június 16.
↑ Számlálók. Johnson számláló. . Letöltve: 2009. június 24. Az eredetiből archiválva : 2008. szeptember 22.. (határozatlan)

Linkek

Mikrokontrollerek

Építészet

8 bites	MCS-51 MCS-48 PIC AVR Z8 H8 COP8 68HC08 68HC11
16 bites	MSP430 MCS-96 MCS-296 PIC24 MAXQ Nios 68HC12 68HC16 CR16/C
32 bites	RISC-V KAR MIPS AVR32 PIC32 683XX M32R szuperh Nios II Am29000 LatticeMico32 MPC5xx PowerQUICC Parallax propeller

Gyártók

Alkatrészek

Periféria

Interfészek

FreeRTOS
μClinux
BeRTOS
ChibiOS/RT
eCos
RTEMS
Unison
MicroC/OS-II
Sejtmag
Contiki

Programozás