Счетчики импульсов, регистры.

В состав КМДП серий ИС включены счетчики импульсов, которые относятся к микросхемам средней интеграции. Основное функциональное назначение этих типов ИС - счет импульсов и деление частот. Счетчики импульсов КМДП -серий можно разделить на две условные группы: специализированные счетчики, основное назначение которых построение электронных часов, секундомеров, таймеров, и универсальные счетчики общего назначения. Условность групп состоит в том, что счетчики импульсов первой группы могут также использоваться в иных целях, например для мультиметров, цифровых измерительных приборов и устройств. Одновременно универсальные счетчики могут использоваться в электронных часах, но иногда это менее эффективно.

Микросхемы 561ИЕ8, К561ИЕ8 представляют собой счетчики по модулю 10 с дешифратором. Они выполнены на основе пятикаскадного высокоскоростного счетчика Джонсона и дешифратора, преобразующего двоичный код в сигнал на одном из десяти выводов.

Если на входе разрешения счета V присутствует низкий уровень, счетчик осуществляет счет синхронно с положительным фронтом на тактовом входе С. При высоком уровне на входе V действие входа С запрещается и счет останавливается. Сброс счетчика осуществляется подачей высокого уровня на вход R. Счетчик имеет выход переноса Р. Положительный фронт выходного сигнала переноса появляется через 10 импульсов на входе С и используется как входной сигнал для счетчика следующей декады. Структурная схема счетчиков 561ИЕ8, К561ИЕ8 и их условное обозначение приведены на рис. П1.5, а временные диаграммы работы на рис. П1.6. Состояния триггеров счетчика в процессе счета приведены в табл. П1.1.

Как нетрудно заметить из таблицы, для дешифрации каждого состояния счетчика необходим анализ состояний только двух триггеров, которые выделены полужирным шрифтом. Кроме того, благодаря использованию в счетчике сдвигающего регистра любой переход в новое состояние сопровождается изменением состояния только одного триггера. Это исключает появление ложных единиц в процессе переключения при дешифрации состояний.

Рис. П1.6. Временные диаграммы работы счетчика типа ИE8

 

Рис. П1.5. Микросхема типа ИЕ8

 

 

Таблица П1.1.

Состояния счетчика ИЕ8

Q	S1	S2	S3	S4	S5	P	(Q)+

 

При этом, однако, из общего числа состояний в счетчике, равного 2^N используются только 2 N, где N- разрядность счетчика, равная в нашем случае 5. Остальные состояния оказываются нерабочими, и при попадании в них (например, при включении питания, если не предпринять специальных мер) необходимая последовательность состояний в счетчике будет нарушена. Для восстановления правильной последовательности в ИС предусмотрена автоматическая коррекция состояний, которая действует всякий раз, когда в первых трех триггерах счетчика формируется код S1S2S3=010. В этом случае при переходе счетчика в следующее состояние третий триггер S3 переходит в «0», а не «1».

Нетрудно убедиться, что любой нерабочий код в счетчике за то или иное число сдвигов (счетных импульсов) оказывается преобразованным в рабочий код. Например, нерабочий код 01101 превращается в рабочий код за 4 сдвига: (00110 10011 01001 00000).

Длительность импульса запрета счета должна превышать 300 нc, а длительность тактовых (считываемых) импульсов - не менее 250 нc. Длительность импульса сброса - не менее 275 нc.

Микросхемы К561ИЕ10, 564ИЕ10, Н564ИЕ10 содержат два независимых 4-разрядных двоичных счетчика с параллельным выходом. Для повышения быстродействия в ИС применен параллельный перенос во все разряды. Подача счетных импульсов может производиться либо в положительной полярности (высоким уровнем) на вход С, либо в отрицательной полярности (низким уровнем) на вход V. В первом случае разрешение счета устанавливается высоким уровнем на входе V, а во втором случае - низким уровнем на входе С.

Структурная схема и условное обозначение счетчиков типа ИЕ10 приведены на рис. П1.7.

При построении многоразрядных счетчиков с числом разрядов более четырех соединение между собой ИС ИЕ10 может производиться с последовательным или параллельным формированием переноса. В первом случае на входе (вывод 1 или 9) следующего каскада счетчика подается высокий уровень с выхода Q4 (выводы 6 или 14) предыдущего каскада.

 

а

б

Рис. П1.7. Микросхемы типа ИЕ10:

а - структурная схема одного счетчика;

б - условное обозначение ИС.

 

Микросхемы К561ИE16, 561ИЕ16 содержат четырнадцатиразрядный асинхронный счетчик с последовательным переносом. Сброс счетчика в нуль осуществляется импульсом положительной полярности длительностью не менее 550 нс по входу R. Содержимое счетчика увеличивается по отрицательному перепаду (срезу) импульса по входу С. Максимальная частота входных импульсов при Uн.п. =10 В достигает 4 МГц. Устройство имеет выходы от 1,4...14 разрядов. Условное обозначение ИС приведено на рис. П1.8.

Микросхемы K561ИР6, 564ИР6, Н564ИР6 содержат восьмиразрядный регистр сдвига с последовательным и параллельным вводом информации. Кроме этого регистр имеет переключатель направления обмена информацией. Условное обозначение и цоколевка регистра сдвига типа ИР6 приведена на рис. П1.9.

Выбор направления передачи информации определяется входом А/В. При высоком уровне на входе А/В шины A1...A8 подключаются к входам триггеров регистра, а шины В1...В8- к выходам триггеров регистра. При этом выходы триггеров подключены постоянно, а входы триггеров подключаются к шинам А1...А8 при наличии разрешающего высокого уровня на входе ЕА и разрешающего высокого уровня на входе P/S (переключатель «параллельная - последовательная запись информации»).

Рис. П1.9. Условное обозначение ИС типа ИР6.

Рис. П1.8.Микросхема

типа ИЕ16.

 

Запись информации в триггеры производится с шин А1...А8 синхронно с фронтом синхроимпульса на входе С, если на входе A/S (переключатель «асинхронный - синхронный режим записи») присутствует низкий уровень, и асинхронно (независимо от импульсов на входе С) - при высоком уровне на входе A/S.

При низком уровне на входе А/В шины В1...В8 подключаются к входам триггеров регистра и параллельная запись в регистр с шин B1...B8 может производиться синхронно с фронтом импульса на входе С, если на входе P/S высокий уровень, а на входе A/S - низкий. Асинхронная запись информации производится с шин B1...B8, если на входах P/S и A/S высокие уровни. Параллельное считывание информации с триггеров регистра в этом режиме производится при высоком уровне на входе ЕА.

Последовательный ввод информации с входа D и ее сдвиг осуществляется при низком уровне на входе P/S по фронтам синхроимпульсов на входе С. Асинхронный последовательный ввод информации в регистр сдвига невозможен.

При использовании ИС типа ИР6 следует помнить, что шины А1...А8 имеют разрешающий вход ЕА. а шины В1...В8 такого входа не имеют, поэтому при записи информации с шин A1...А8 на шины В1...В8 будет выводиться эта информация. Зависимость режимов работы от состояния входов ЕА, P/S, А/В и A/S сведена в табл. П1.2.

Таблица П1.2.