Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Нетрудно убелиться. что выходное состояние сумматора после сложения с числом в двоично-дополнительном коде, возможно, за исключением сигналя переноса, полностью совпадает с двоичным кодом результата вычитания двоичных чисел. С 28б аппаратных средств, с помощью которых выполняется большинство «машинных» команд в современной микропроцессорной вычислительной технике. На структурных схемах АЛУ обозначаются буквами АШ, а их микросхемы (подобно умножителям) обозначают буквами ИП.
Например, К555ИПЗ представляет собой микросхему АЛУ, выполняющую 16 арифметических и 16 логических операций, выбор которых осуществляется различными комбинациями логических уровней на четырех управляющих входах ЕДО ЕДЗ, а также на входе выбора режима работы М. При низком уровне сигнала на входе М микросхема выполняет арифметические, а при высоком — логические операции.
6.8. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА Принципиальное отличие последовательностных ЦЭУ от комбинационных заключается в том, что при пассивных уровнях сигналов на входах комбинационные ЦЭУ всегда возвращаются в исходное состояние, в то время, как последовательностные находятся в р е ж и м е х р а н е н и я предыдущего состояния. По этой причине в состав типовых последовательностных ЦЭУ, к которым относятся счетчики, регистры и запоминающие устройства, помимо обычных логических элементов, обязательно входят элементы памяти, выполненные, например, на триггерах. Счеггг'гггкпмгг называют последовательноспгные ЦЭ У, обеспечивггюигие хранение двоичного кода числа и выполнение над нгсм микрооиерации счета, которая заключается в изменении значения числа в счетчике на+ 1.
Если при подаче активного уровня сигнала на информационный вход счетчика его содержимое увеличивается на единицу, счетчик называют с у м м и р у ю щ и м, а если уменьшается на единицу — в ы ч и т аю щ и м. Счетчик называют р е в е р с и в н ы м„если он выполняет обе предыдущие операции. Счетчик называют с и н х р о н и ы м, если состояния всех его выходов устанавливаются в определенные моменты времени, определяемые импульсами синхронизации. У асинхронных счетчиков состояния могут устанавливаться с некоторой задержкой относительно друг друга, Основной параметр счетчика — м о д у л ь с ч е т а К,, определяющий максимальное число сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком. Как правило, в схемах счетчиков используют триггеры, поэтому счет количества поступивших сигналов в них ведется в двоичной систеМе счисления.
Двоичный счетчик с п-разрядами способен подсчитать 2" сигналов, отображая их количество двоичными числами в диапазоне от 0 до (2"-1). После сигнала с номером 2" такой счетчик возвращается в исходное состояние. 287 г) д) Рис 6 26 '!'рехразрядный суммирующий двоичный счетчик а — таблица состоянии. б — временные диаграммы, поясняющие его работу, в — схема суммиргющего счетчика, г — условное обозначение реверсивного счетчика на структурных схемах.
д — работа реверсивного счетчика от одного источника счетных ныл льсов Рассмотрим таблицу состояний (рис.6.26,а) трехразрядного суммирующего двоичного счетчика (К,=8), выполняющего микрооперацию суммирования (по обычным правилам) его предыдущего состояния с единицей Полагаем, что в исходном состоянии на всех выходах счетчика присугствуют нули. Как следует из этой таблицы, сигнал Я" на выходе младшего разряда счетчика изменяет свое состояние на инверсное всякий раз после поступления очередного подсчитываемого импульса на его вход Это означает, что такой сигнал может быль получен на выходе счетного триггера .00, на вход которого подаются счетные импульсы После прохождения первого счетного импульса на выходе ЯО этого триггера будет активное (единичное) состояние.
Если к выходу ВО подключить второй такой же счетный триггер 01, который также изменял бы свое состояние после прохождения активного уровня сигнала на его входе, с выхода триггера В1 будет получен сигнал Д '+~. Рассуждая аналогично, приходим к выводу, что по окончании активного уровня сигнала на выходе 1)1 на выходе следующего за ним точно такого же счетного триггера В2 будет состояние Д '+ ' На рис.6 26,б приведены временньге диаграммы, поясняющие работу асинхронного трехразрядного двоичного суммирующего счетчика, а на рис 6 26,в — его схема на асинхронных двухступенчатых 1К-триггерах, включенных по схеме асинхронного Т-триггера Для правильной работы этой схемы весьма существенно то, что переключение двухступенчатого 1К-триггера происходит по окончании активного единичного уровня сигнала на его входе синхронизации С, Заметим, что частота следования импульсов на выходе триггера РΠ— в 2 раза, на выходе Б1 — в 4 раза, а на выходе 02 — в 8 раз ниже частоты следования импульсов на входе счетчика По этой причине суммирующие счетчики часто также применяются в качестве д е ли т е л е й ч а с т о т ы Вход А, объединяющий входы асинхронного сброса всех триггеров, служит для предварительной установки разрядов счетчика в исходное нулевое состояние Для увеличения количества разрядов счетчиков применяют их каскадное соединение друг за другом, для чего в схеме счетчика предусматриваЮт специальный выход Р, с которого снимают сигнал переноса на информационный вход С1 следующего счетчика В схеме счетчика (см рис.6 26,в) для этой цели введен дополнительный логический элемент 4И, на один из входов которого поступают счетные импульсы, а три остальных подключены к выходам триггеров ВО, й1 и В2 Поскольку после седьмого импульса все триггеры счетчика установлены, в момент прихода восьмого импульса на выходе Р(>7) этого элемента появится единичный уровень, который и используют в качестве сигнала переноса на вход С1 следующего счетчика 289 В худшем случае (после седьмого импульса) для установки оканча тельного состояния всех разрядов счетчика (см.рис.6.26,в) потребуете„ последовательное переключение всех его триггеров.
Поскольку переклю чение каждого триггера всегда происходит с некоторой задержкой, этот процесс соответствует распространению сигнала переноса по линейк триггеров (подобно распространению сигнала переноса в схемах сумма торов). По этой причине счетчики, построенные по такому принципу, час то называют счетчиком с последовательным(сквозны и) и е р е н о с о м.
При большом числе разрядов счетчика указанная задержка может оказаться значительной, что и ограничивает его быстро действие. * В вычитающих счетчиках сприходомочередного импульса содержимое счетчика уменьшается на единицу. Обычно в ис ходном состоянии все триггеры устанавливают в единицу, что обеспечивается объединением их входов К асинхронной установки. Поскольку при этом на всех инверсных выходах триггеров будет состояние логического О, требуемые сигналы для переключения линейки триггеров вычитающего счетчика получаются, если счетный вход каждого следующего триггера подключить к инверсному выходу Д предыдущего. Нетрудно убедиться в том, что состояния прямых выходов Д всех счетных триггеров соответствуют последовательности двоичных состояний вычитающего счетчика, Реверсивные счетчики объединяют в себе описанные выше схемные решения для суммирующего и вычитающего счетчиков.
Счетные импульсы для суммирования в них подаются на вход (+1), а для вычитания — на вход (-1). Эти же сигналы управляют н вспомогательными логическими элементами, обеспечивающими необходимую коммугашпо цепей для работы счетчика в соответствующих режимах. Изображение трехразрядного реверсивного счетчика на структурных схемах приведено на рис 6.26,г. В этом счетчике на выходах РГ (>7) и Р1:) (<О) формируются сигналы переноса на соответствующие входы (Н) следующего такого же счетчика. Входы Л и Я служат для начальной установки всех триггеров счетчика соответственно в 0 или 1.
В цифровых измерительных приборах часто возникает необходимость работы реверсивного счетчика от одного источника счетных импульсов, причем одна часть импульсов должна суммироваться, а другая — вычитаться В этом случае реверсивный счетчик подключают через дополнительное ЦЭУ (см.рис.6.26,д) в виде В5'-триггера и двух элементов 2И * Существуют более быстродействующие счетчики с, так называемым, п а р а л л е л ь н ы м (ускоренным) переносом. Задержка распрос транения сигнала переноса в них не превышает задержки одного логичес кого элемента, но для реализации таких счетчиков требуется значительно большее количество элементов. 290 переключающее режимы работы счетчика. При высоком уровне сигнала на входе разрешения суммирования (+Е) ЯЯ-триггер устанавливается, и сигналы счета Со поступают на вход (+1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
