Всім доброго часу доби! Сьогодні буду розповідати про лічильники, але не електричні або газові, а про цифрові мікросхеми лічильники. Лічильники є, як і регістри. похідними від тригерів, але на відміну від мікросхем регістрів, в мікросхемах лічильниках зв'язку між тригерами значно складніше і в результаті функціонал їх більше, ніж регістрів.
Із самої назви даного типу цифрових мікросхем зрозуміло, що вони займаються підрахунком імпульсів прийшли на їх входи. Тобто кожен, хто прийде імпульс на вхід лічильника збільшує або зменшує двійкового коду на його виходах. Лічильники можуть працювати в різних режимах, які визначається зв'язками внутрішніх тригерів. Режим, в якому йде збільшення вихідного коду, називають режимом прямого рахунку. а якщо йде зменшення вихідного коду, то це режим зворотного або інверсного рахунку. Лічильники призначені також для перетворення з двійкової системи числення в десяткову систему, але існують і інші типи лічильників, наприклад лічильники-подільники. у яких на виході частота імпульсів в кілька разів менше частоти вхідних імпульсів. Для мікросхем лічильників в стандартних серіях існує спеціальний суфікс ИЕ. наприклад К555ИЕ19, К155ІЕ2.
Всі типи лічильників можна розділити на три основні групи, які розрізняються швидкодією:
- асинхронні (або послідовні) лічильники;
- синхронні лічильники з асинхронним перенесенням (або паралельні лічильники з послідовним переносом);
- синхронні (або паралельні) лічильники.
асинхронні лічильники
Дані типи лічильників складаються з цепочёк JK-тригерів. які працюють в рахунковому режимі, коли вихід попереднього тригера служить входом для наступного. У такій схемі тригери включаються послідовно, а, отже, і виходи лічильника також перемикаються послідовно, один за іншим (звідси друга назва асинхронних лічильників - послідовні лічильники). Так як перемикання розрядів відбувається з деякою затримкою, тому і сигнали на виходах лічильника з'являються не одночасно з вхідним сигналом і між собою, тобто асинхронно.
Мікросхеми асинхронних лічильників застосовуються не дуже часто, як приклад можна привести мікросхеми типу ІЕ2 (четирёхразрядний двійковій-десятковий лічильник), ІЕ5 (чотирьох розрядний двійковий лічильник) і ІЕ19 (здвоєний четирёхразрядний лічильник).
Асинхронні лічильники: зліва направо ІЕ2, ІЕ5, ІЕ19.
Дані типи лічильників мають входи скидання в нуль (вхід R), вхід установки в 9 (вхід S у ІЕ2), рахунковий або тактовий вхід (вхід С) і виходи, які можуть позначатися як номери розрядів (0, 1, 2, 4) або як вага кожного розряду (1, 2, 4, 8).
Мікросхема К555ІЕ2 відноситься до двійковій-десяткового лічильників, тобто рахунок у неї йде від 1 до 9, а потім висновки обнуляються і рахунок йде спочатку. Внутрішньо даний лічильник складається з чотирьох тригерів, які розділені на дві групи: один тригер (вхід С1, вихід 1) і три тригера (вхід С2, виходи 2, 4, 8). Така внутрішня організація дозволяє значно розширити застосування даного типу мікросхеми, наприклад цю мікросхему можна використовувати в якості подільника на 2, на 5 або на 10. Лічильник ІЕ2 має два входи для скидання в нуль об'єднаних по І, а так само два входи для установки в 9 теж об'єднаних по І.
Для реалізації рахунку необхідно скинути лічильник подачею на входи R високого логічного рівня, а на один з входів S сигнал низького рівня. У такому режимі лічильник буде «обнулений» і послідовний рахунок заблокований. Щоб відновити функцію рахунку необхідно встановити на входи R низький рівень сигналу.
Для організації подільника на 2 необхідно подавати сигнал на С1, а знімати з виходу 1; дільник на 5 подавати сигнал на С2, а знімати з виходу 8; дільник на 10 вихід 8 з'єднують з С1, сигнал подають на С2, а знімають з виходу 1.
Мікросхема К555ІЕ5 є двійковий лічильник, на відміну від ІЕ2 вважає до 16 і скидається в нуль. Також як і ІЕ2 складається з двох груп тригерів зі входами С1 і С2, а виходи 1 і 2,4,8. На відміну від ІЕ2 має тільки два входи скидання в нуль, а входів установки немає.
Мікросхема К555ИЕ19 практично ідентична двом мікросхем К555ІЕ5 і являє собою два чётирёхразрядних довічних лічильника, кожен лічильник має свій рахунковий вхід З і вхід скидання R. Якщо об'єднати вихід 8 першого лічильника і вхід З другого лічильника, то можна отримати восьмизарядний двійковий лічильник.
Синхронні лічильники з асинхронним перенесенням
Синхронні лічильники на відміну від асинхронних перемикання розрядів йде без затримки, тобто паралельно. Ця паралельність досягається за рахунок більш складної внутрішньої зв'язку між тригерами. Але також це призвело до того, що управляти даними лічильниками дещо складніше, ніж асинхронними. Зате можливостей у синхронних лічильників значно більше. Для збільшення розрядності синхронних лічильників в даних типах лічильників використовується спеціальні виходи. Від принципу формування сигналу на цих виходах синхронні лічильники діляться на лічильники з асинхронним (послідовним) перенесенням і лічильники з синхронним (паралельним) переносом.
Основна суть роботи синхронних лічильників з асинхронним перенесенням полягає в наступному: перемикання розрядів здійснюється одночасно, а сигнал перенесення виробляється з деякою затримкою. Швидкодію даних лічильників вище, ніж асинхронних, але нижче ніж чисто синхронних. Типовими представниками синхронних лічильників з асинхронним перенесенням є мікросхеми К555ИЕ6 і К555ИЕ7.
Синхронні лічильники з асинхронним перенесенням: зліва направо ІЕ6, ІЕ7.
Мікросхеми ІЕ6 і ІЕ7 повністю однакові відмінність полягає в тому, що ІЕ6 є двійковій-десятковим лічильником, а ІЕ7 - повністю двійковим. Дані лічильники є реверсивними, тобто можуть працювати як на збільшення числа, так і на зменшення, для цього вони мають рахункові входи. +1 (збільшення по позитивному фронту) і -1 (зменшення по позитивному фронту). Для виходу сигналу переносу при прямому рахунку використовується вихід CR. а при зворотному рахунку висновок BR. Вхід R є входом обнулення лічильника. Також є можливість попередньої установки вихідного коду паралельним переносом з входів D1, D2, D4, D8 при низькому логічному рівні на вході WR.
Після скидання лічильник починає рахувати з нуля, або з числа, яке встановлено паралельним переносом. Двійковій-десятковий лічильник рахує до десяти, потім обнуляється і виробляє сигнал перенесення на виході CR або BR при зворотному рахунку. Двійковий лічильник же вважає до 15 і відбувається обнулення.
Синхронні лічильники з асинхронним перенесенням знайшли більш широке застосування, ніж асинхронні лічильники: подільники частоти, підрахунок імпульсів, вимірювання інтервалів часу, формувати послідовності імпульсів і інше.
синхронні лічильники
Дані типи лічильників є найбільш швидкодіючими, проте це обумовлює найскладніше управління серед всіх типів лічильників. Однією з особливостей синхронних лічильників є те, що сигнал перенесення виробляється тоді, коли всі виходи лічильника встановлюються в одиницю (при прямому рахунку) або в нуль (при зворотному). Також при включенні декількох лічильників для збільшення розрядності, тактові входи С об'єднуються, а сигнал перенесення подається на вхід дозволу рахунку кожного наступного лічильника.
У серії мікросхем входять кілька типів синхронних лічильників, які розрізняються способом рахунку (виконавчі або двійковій-десяткові, реверсивні або нереверсивні) і керуючими сигналами (відсутність або наявність сигналу скидання). Всі лічильники даного типу мають входи перенесення і каскадирования.
Синхронні лічильники: зліва направо ІЕ9 (ІЕ10) і ІЕ12 (ІЕ13).
Мікросхеми К555ІЕ9 (ІЕ10) мікросхеми відрізняються способом рахунку ІЕ9 - двійково-десяткова, а ІЕ10 - двійкова. Дані мікросхеми мають рахунковий вхід С. вхід скидання R в нуль вихідних висновків. Є можливість попередньої установки при нульовому рівні напруги на вході дозволу попередньої встанови EWR, вхід Е0 - дозвіл перенесення і вхід Е1 - дозволу рахунку. Сигнал на виході CR (сигнал перенесення) виробляється при досягненні максимального рахунку і високому рівні на вході Е0. Для роботи лічильника повинні бути високі логічні рівні на входах EWR, Е0 і Е1.
Мікросхеми К555ІЕ12 (ІЕ13) також мають однакове схемотехническое пристрій і відрізняються способом рахунку ІЕ12 - двійково-десятковий лічильник, а ІЕ13 - десятковий. Дані типи лічильників реверсивні і допускають як прямий рахунок, установкою нульового рівня на вході Е0. так і зворотний рахунок, установкою високого логічного рівня на Е0, в іншому ж вхідні і вихідні висновки ідентичні ІЕ9 і ІЕ10.
Синхронні лічильники знайшли найширше застосування в цифрових пристроях, так вони можуть повністю замінити функціонал асинхронних і синхронних з асинхронним перенесенням лічильників і до того ж мають найвищу швидкодію серед лічильників.
Теорія це добре, але теорія без практики - це просто струс повітря. Перейшовши за посиланням все це можна зробити своїми руками