11319

Счетчики и их применение

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Занятие 7. Счетчики Учебные методические и воспитательные цели: 1. Изучить принципы построения и разновидности цифровых счетчиков импульсов. 2. Показать методику увязки учебного материала с ранее изученным. 3. Воспитывать умение выделять главное при конспектиро

Русский

2013-04-07

142.5 KB

43 чел.

Занятие 7. Счетчики

Учебные, методические и воспитательные цели:

1. Изучить принципы построения и разновидности цифровых счетчиков

импульсов.

2. Показать методику увязки учебного материала с ранее изученным.

3. Воспитывать умение выделять главное при конспектировании

   учебного материала.

Время: 2 часа.

     План лекции:

п/п

Учебные  вопросы

Время мин.

1.

2.

3.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Общие сведения и классификация

2. Суммирующие, вычитающие и реверсивные счетчики.

3.Счетчики в режиме деления частоты.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ  ЧАСТЬ

5

80

10

45

 

25

5

Материальное обеспечение:

 1. Компьютерный комплекс и демонстрационная программа    

               "Счетчики".

 

Литература:

 1. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные   системы. – М.Горячая линия – Телеком, 2000г., с.131-142.

 


ВВОДНАЯ  ЧАСТЬ

На практике часто требуется определить число перепадов напряжений (включений и выключений) или импульсов, появляющихся на выходе некоторого  устройства. Для этих целей разработаны специальные устройства, которые получили название – счетчики электрических импульсов. В ходе данной лекции будут рассмотрены принципы построения таких устройств и некоторые примеры их применения в технике связи.

ОСНОВНАЯ   ЧАСТЬ

1.Общие сведения и классификация

Счетчиком называют устройство, осуществляющее счет числа поданных на его вход импульсов и фиксирующее это число в двоичном коде. По направлению счета все счетчики делятся на суммирующие, вычитающие и реверсивные. В суммирующих счетчиках с приходом каждого импульса результат счета увеличивается на единицу. У вычитающих счетчиков каждый последующий импульс уменьшает число счета на единицу. Реверсивные счетчики могут производить подсчет импульсов как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания.

Обычно счетчики строятся на Т-триггерах. С приходом каждого импульса происходит изменение состояния триггеров.  По состоянию триггеров можно определить число поступивших на вход импульсов.  Число триггеров в счетчике берется таким, чтобы множество их состояний превышало число импульсов, которое должно быть зафиксировано. Такое использование счетчика называют режимом счета. Если число импульсов не ограничено,  то счетчик будет работать в режиме деления их числа на коэффициент счета Ксч равный Ксч =2n,  где n -  число триггеров. Через  каждые 2n импульсов он возвращается в начальное состояние и снова начинает счет.

Рассмотрим особенности  каждого режима  более детально.


2. Суммирующие, вычитающие и реверсивные счетчики

Схема простейшего  суммирующего  счетчика на трех двухступенчатых Т-триггерах приведена на рис.1а, а условное графическое  обозначение -  на рис.1б.

Рис.1

Входом счетчика является информационный  вход  триггера  младшего разряда. Информационные  входы последующих триггеров соединены с прямыми выходами предшествующих. Установочные входы триггеров объединены и образуют R-вход счетчика. Выходами счетчика являются прямые выходы триггеров.

Перед началом счета подается импульс на установочный вход R счетчика, который переводит все триггеры в состояние 0. Поскольку вход счетчика инверсный  динамический,  то  в момент окончания первого импульса триггер Т0 перейдет в состояние 1. Положительный перепад напряжения на его прямом  выходе  не  изменит состояния Т1 и Т2,  поэтому на выходах счетчика будет комбинация 001.  После окончания второго импульса триггер Т0  перейдет в состояние 0,  а отрицательный перепад на его прямом выходе переведет триггер Т1 в состояние 1. На выходах счетчика появится комбинация 010.

Порядок смены состояний счетчика наглядно отражают временные  диаграммы  (рис.2) и таблицы истинности (табл.1).


                                                                                                          Таблица 1

номер

инт.

Q2

Q1

Q0

0

0

0

0

1

0

0

1

2

0

1

0

3

0

1

1

4

1

0

0

5

1

0

1

6

1

1

0

7

1

1

1

8

0

0

0

Из таблицы и рисунка хорошо видно,  что триггер  младшего  разряда меняет свое  состояние с приходом каждого импульса,  а триггер каждого последующего разряда - вдвое реже триггера предыдущего разряда.  Рассмотренный счетчик  осуществляет счет до Ксч=23 - 1= 7.  Для увеличения Ксч необходимо увеличить число триггеров.  Рекомендуется в часы  самоподготовки вычертить таблицу истинности суммирующего счетчика из четырех триггеров и определить коэффициент счета.

Вычитающий счетчик  строится  аналогичным образом.  Отличие будет состоять в том, что информационный вход последующего триггера соединяется с инверсным выходом предыдущего,  а для установки начального состояния будут использованы установочные входы S.  Временные диаграммы и таблица истинности вычитающего счетчика приведены на рис.3 и в табл.2.

              Таблица 2

номер

инт.

Q2

Q1

Q0

0

1

1

1

1

1

1

0

2

1

0

1

3

1

0

0

4

0

1

1

5

0

1

0

6

0

0

1

7

0

0

0

8

1

1

1

Как видно из рисунка,  начальное состояние триггеров - 1. Триггер младшего разряда  также  срабатывает  по  окончанию  каждого импульса. Триггеры Т и Т2 изменяют свои  состояния  при  положительном  перепаде на входе счетчика, т.к. их  входы  соединены с инверсными выходами,  где в этот момент генерируется отрицательный перепад.

Принцип построения реверсивных счетчиков поясняет рис.4.

   

Рис.4

Реверсивный счетчик имеет один информационный вход -Т, два установочных S и R, и два управляющих "+1" и "-1".

Если счетчик используется как суммирующий,  то для установки  начального состояния  используется вход R и на управляющий вход "+1" подается сигнал 1. Тогда информационный вход триггера Тi+1 соединяется с прямым выходом  триггера  Тi.  При  необходимости  использовать тот же счетчик в режиме вычитания для установки начального состояния  используется вход S и подается 1 на вход "-1". Тогда инверсный выход триггера Тi соединяется с информационным входом триггера Тi+1 .

Таким образом, счетчики, независимо от направления счета, с приходом каждого импульса меняют состояния триггеров. По изменению состояний триггеров можно определить число импульсов, поступивших на вход счетчика.

2. Счетчики в режиме деления частоты

Как уже упоминалось в начале лекции, любой из рассмотренных счетчиков может быть использован в режиме деления  частоты,  если  на  его вход будет поступать неограниченная последовательность импульсов.  Для примера рассмотрим временные диаграммы суммирующего счетчика  (рис.2). Если на вход Т подавать импульсы с выхода генератора, а в качестве выхода использовать выход Q0, то оказывается, что частота следования выходных импульсов  в 2 раза меньше входных.  Если в качестве выхода использовать Q1,  то частота выходных импульсов будет в  4  раза  меньше входных, а  если Q2 - то 8 раз.  Таким образом,  увеличивая количество триггеров, можно получить коэффициенты деления 16, 32, 64 и т.д.  Но  на практике чаще  требуется получить коэффициент деления кратный 10.  Для этого счетчик должен содержать не менее четырех триггеров.  Опишем логику работы такого счетчика таблицей  истинности (табл.3).              Таблица3

Номер

имп.

Q3

Q2

Q1

Q0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

Как видно  из  таблицы,  обычный  суммирующий  счетчик на четырех триггерах может обеспечить коэффициент деления 24=16,  если в качестве выхода использовать вывод Q3.  Для обеспечения коэффициента деления 10 необходимо обеспечить переход триггеров в исходное состояние, с приходом десятого импульса.  Это достигается введением логических схем, обнаруживающих десятую кодовую комбинацию и выполнением перехода в нулевое состояние. Один  из  возможных  вариантов  такой схемы приведен на рис.5.  

  

Рис.5

Особенность работы данной схемы состоит в том,  что после прихода десятого импульса состояние триггеров счетчика будет 1010.  Прямые выходы триггеров Т3 и Т1 соединены с входами схемы И,  на выходе которой в этот момент появится сигнал 1.  Этот сигнал подается на установочные входы R и переводит все триггеры в нулевое состояние.  Поэтому, если в качестве выхода  использовать  вывод Q3,то частота следования выходных импульсов здесь будет в 10 раз меньше,  чем на входе.  Если  выход  Q3 соединить со входом Т аналогичного счетчика, то общий коэффициент деления составит уже 100.  Таким образом,  последовательным  соединением двоичных и десятичных счетчиков можно обеспечить заданный коэффициент деления импульсов.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ  ЧАСТЬ

Счетчики импульсов находят широкое применение в схемах формирования сетки опорных частот современных возбудителей и гетеродинов приемников. Кроме того, они применяются в различных цифровых устройствах для преобразования кодов,  в распределителях импульсов,  таймерах и др.

Задание на самостоятельную работу

1. Изучить материал по учебнику [1]  страницы 131-142.

2. Вычертить, временны диаграммы, поясняющие работу счетчика – делителя на 10.

                       Доцент кафедры №9                          Б.Степанов

Рецензент      полковник              Г.Журбин                  

T

CT2

1

R

2

3

б)

T

T

TT0

Q

R

T

TT1

Q

R

T

TT2

Q

R

Q0

Q1

Q2

R

a)

T

0

Q0

Q1

0

0

t

t

t

t

0

Q2

Рис.2

T

0

Q0

Q1

0

0

t

t

t

t

0

Q2

Рис.3

Qi

&

1

&

"+1"

"-1"

T

Ti+1

Q

S

Cл

Сп

Тi

Q2

R

Qi+1

S

R

T

T3

Q

R

T

T

T0

Q

R

T

T1

Q

R

T

T2

Q

R

Q0

Q1

Q2

R

&


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33157. Никогда не заблудишься ! (дополнение к Ориентированию) 20 KB
  Крона деревьев лучше развита на юге. Кора березы на юге эластичнее и светлее. Пологий склон муравейника на юге.
33158. Проведение смены для очень маленьких детей ( самый маленький и предпоследний отряд в лагере - 6-8 лет ) 72 KB
  Команды каждый раз меняем. Под словом эстафета понимается прохождение команды детей по маршруту по карте на которой отмечены места где находятся этапы. Команды одновременно выбегают с начальной точки и проходят все этапы по порядку но начальные этапы сдвинуты и команды встречаются только вовремя перебежек с этапа на этап. Под КВН понимается такое мероприятие в котором участвует несколько команд им выдаются задания и или команда целиком выполняет его или часть команды или по одному участнику.
33159. Клуб «Пластилиновые краски» 119.5 KB
  Ход занятия: Ребята вспоминают приемы рисования пластилином. Ход занятия: Знакомство 10 мин. 10 мин. 30 мин.
33160. Примерный план проведения сбора «Планирование деятельности отряда и дел лагеря» 22 KB
  Задачи: диагностика участников сбора для понимания мотивов участия в деятельности отряда и лагеря организация обмена информацией; обучение формам общения для их дальнейшего применения. Ход сбора: 1. Задача первою этапа сбора вывести ребят на размышления о том Что такое человек Чем он отличается от других существ Что такое гармонично развитый человек .
33161. ADO.NET 96 KB
  Создать таблицу, связанную с таблицей элемента контейнера отношением «один ко многим» (Например, если таблицей для хранения элементов контейнера является таблица Книга, то связанная с ней отношением «один ко многим» может быть таблица АвторКниги, т.к. один автор может написать много книг).
33162. Формы тематических отрядных дел 24 KB
  В ходе обыгрывания и последующего обсуждения различных ситуаций из жизни школьников подростки учатся говорить нет преодолевать конформизм приобретают интерес к поиску умного выхода из затруднительных ситуаций обучаются алгоритму отказа отказсоглашение отказобещание отказальтернатива отказотрицание отказконфликт.
33163. Зимняя смена, о/л «Энергия» 54 KB
  Так как север это очень красивое но в то же время и очень опасное место вы все должны уметь четко и быстро выполнять наши команды что бы не погибнуть Кольцовка что нужно взять в экспедицию на Северный полюс А теперь проверим все ли вы взяли ничего не забыли а может положили чтото лишнее Список экспедиции Проверим все ли в сборе и составим список экспедиции вот вам листы нужно написать свое имя и передать дальше Кольцовка виды передвижения по снегу Как вы думаете на чем нам придется добираться до...
33164. Авторские программы ПРОГРАММА «Тайна трех времен» 126 KB
  В деятельности мы определяем три основных компонента Времени – прошлое настоящее и будущее. Главной содержательной целью может быть признано создание пространства организованного для включения детей в самостоятельную жизнь удовлетворение каждым из них своих интересов привитие навыков организации своей деятельности и времени постижение самоценности собственной личности осознание своей роли в жизни. Цель: Создание условий для обогащения опыта самоорганизации жизнедеятельности подростка. Задачи: Выявление интересов и способностей...
33165. Вечер знакомств 79 KB
  Набор команды: Садко набирает дружину Царь с царицей подданных в свое царство Капитан Врунгель команду. Творческая ромашка: детей делят на две или три команды Желтые лепестки цирк клоуны гимнасты дрессировщики жонглеры Красные лепесткитеатр инсценировать сказки ситуации . Далее все делятся на две команды. Способы деления на команды: 1 Первому игроку на ухо говорится цвет например красный.