Счетчик импульсов схема – 2.30 Цифровые счетчики импульсов. Построение счетчика с произвольным коэффициентом счета на основе микросхем ие2 и ие5.

Содержание

Счетчики импульсов: схемы, назначение, применение, устройство

Счетчик импульсов — это последовательностное цифровое устройство, обеспечивающее хранение слова информации и выполнение над ним микрооперации счета, заключающейся в изменении значения числа в счетчике на 1. По существу счетчик представляет собой совокупность соединенных определенным образом триггеров. Основной параметр счетчика — модуль счета. Это максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком. Счетчики обозначают через СТ (от англ. counter).

Счетчики импульсов классифицируют

● по модулю счета:
• двоично-десятичные;
• двоичные;
• с произвольным постоянным модулем счета;
• с переменным модулем счета;
• по направлению счета:
• суммирующие;
• вычитающие;
• реверсивные;
● по способу формирования внутренних связей:
• с последовательным переносом;
• с параллельным переносом;
• с комбинированным переносом;
• кольцевые.

Суммирующий счетчик импульсов

Рассмотрим суммирующий счетчик (рис. 3.67, а). Такой счетчик построен на четырех JK-триггерах, которые при наличии на обоих входах логического сигнала «1» переключаются в моменты появления на входах синхронизации отрицательных перепадов напряжения.
Временные диаграммы, иллюстрирующие работу счетчика, приведены на рис. 3.67, б. Через Кси обозначен модуль счета (коэффициент счета импульсов). Состояние левого триггера соответствует младшему разряду двоичного числа, а правого — старшему разряду. В исходном состоянии на всех триггерах установлены логические нули. Каждый триггер меняет свое состояние лишь в тот момент, когда на него действует отрицательный перепад напряжения.

Таким образом, данный счетчик реализует суммирование входных импульсов. Из временных диаграмм видно, что частота каждого последующего импульса в два раза меньше, чем предыдущая, т. е. каждый триггер делит частоту входного сигнала на два, что и используется в делителях частоты.

Трехразрядный вычитающий счетчик с последовательным переносом

Рассмотрим трехразрядный вычитающий счетчик с последовательным переносом, схема и временные диаграммы работы которого приведены на рис. 3.68.
{xtypo_quote}В счетчике используются три JK-триггера, каждый из которых работает в режиме Т-триггера (триггера со счетным входом).{/xtypo_quote}

На входы J и К каждого триггера поданы логические 1, поэтому по приходу заднего фронта импульса, подаваемого на его вход синхронизации С, каждый триггер изменяет предыдущее состояние. Вначале сигналы на выходах всех триггеров равны 1. Это соответствует хранению в счетчике двоичного числа 111 или десятичного числа 7. После окончания первого импульса F первый триггер изменяет состояние: сигнал Q1 станет равным 0, a ¯Q1 − 1.

Остальные триггеры при этом свое состояние не изменяют. После окончания второго импульса синхронизации первый триггер вновь изменяет свое состояние, переходя в состояние 1, (Qx = 0). Это обеспечивает изменение состояния второго триггера (второй триггер изменяет состояние с некоторой задержкой по отношению к окончанию второго импульса синхронизации, так как для его опрокидывания необходимо время, соответствующее времени срабатывания его самого и первого триггера).

После первого импульса F счетчик хранит состояние 11О. Дальнейшее изменение состояния счетчика происходит аналогично изложенному выше. После состояния 000 счетчик вновь переходит в состояние 111.

Трехразрядный самоостанавливающийся вычитающий счетчик с последовательным переносом

Рассмотрим трехразрядный самоостанавливающийся вычитающий счетчик с последовательным переносом (рис. 3.69).
После перехода счетчика в состояние 000 на выходах всех триггеров возникает сигнал логического 0, который подается через логический элемент ИЛИ на входы J и К первого триггера, после чего этот триггер выходит из режима Т-триггера и перестает реагировать на импульсы F.

 

Трехразрядный реверсивный счетчик с последовательным переносом

Рассмотрим трехразрядный реверсивный счетчик с последовательным переносом (рис. 3.70).
В режиме вычитания входные сигналы должны подаваться на вход Тв. На вход Тс при этом подается сигнал логического 0. Пусть все триггеры находятся в состоянии 111. Когда первый сигнал поступает на вход Тв, на входе Т первого триггера появляется логическая 1, и он изменяет свое состояние. После этого на его инверсном входе возникает сигнал логической 1. При поступлении второго импульса на вход Тв на входе второго триггера появится логическая 1, поэтому второй триггер изменит свое состояние (первый триггер также изменит свое состояние по приходу второго импульса). Дальнейшее изменение состояния происходит аналогично. В режиме сложения счетчик работает аналогично 4-разрядному суммирующему счетчику. При этом сигнал подается на вход Тс. На вход Тв подается логический 0.
В качестве примера рассмотрим микросхемы реверсивных счетчиков (рис: 3.71) с параллельным переносом серии 155 (ТТЛ):
● ИЕ6 — двоично-десятичный реверсивный счетчик;
● ИЕ7 — двоичный реверсивный счетчик.
Направление счета определяется тем, на какой вывод (5 или 4) подаются импульсы. Входы 1, 9, 10, 15 — информационные, а вход 11 используется для предварительной записи. Эти 5 входов позволяют осуществить предварительную запись в счетчик (предустановку). Для этого нужно подать соответствующие данные на информационные входы, а затем подать импульс записи низкого уровня на вход 11, и счетчик запомнит число. Вход 14 — вход установки О при подаче высокого уровня напряжения. Для построения счетчиков большей разрядности используются выходы прямого и обратного переноса (выводы 12 и 13 соответственно). С вывода 12 сигнал должен подаваться на вход прямого счета следующего каскада, а с 13 — на вход обратного счета.

pue8.ru

Счётчики электрических импульсов — Цифровая схемотехника

Счетчики электрических импульсов

 

Счетчиком называют цифровое устройство, обеспечивающее подсчет числа электрических импульсов. Коэффициент пересчета счетчика равен минимальному числу импульсов, поступивших на вход счетчика,
после которых состояния на выходе счетчика начинают повторяться. Счетчик называют суммирующим, если после каждого очередного импульса цифровой код на выходе счетчика увеличивается на единицу. В
вычитающем счетчике после каждого импульса на входе счетчика цифровой код на выходе уменьшается на единицу. Счетчики, в которых возможно переключение с режима суммирования на режим вычитания,
называются реверсивными.

Счетчики могут быть с предварительной установкой. В таких счетчиках информация с входов предварительной установки передается на выходы
счетчика по сигналу на специальном входе предварительной установки. По своей структуре счетчики делятся на последовательные, параллельные и параллельно-последовательные.
Последовательный двоичный счетчик образован цепочкой последовательно включенных счетных триггеров. В параллельном счетчике счетные импульсы подаются  одновременно на
входы всех разрядов счетчика. Параллельные счетчики имеют большее быстродействие по сравнению с последовательными. Параллельно-последовательные счетчики
имеют высокое быстродействие и большое значение коэффициента пересчета.

Счетчики электрических импульсов имеются как в ТТЛ, так и в КМОП сериях. В качестве примера счетчика ТТЛ рассмотрим микросхему К155ИЕ5. Функциональная схема счетчика К155ИЕ5 приведена на рисунке
1.51,а, а его условное обозначение на принципиальных схемах на рисунке 1.51,б. Счетчик К155ИЕ5 имеет фактически два счетчика: с коэффициентом пересчета два (вход С0 и выход Q0) и с коэффициентом пересчета восемь (вход С1 и выходы Q1, Q2, Q3). Счетчик с коэффициентом пересчета шестнадцать легко получается, если соединить выход Q0 с входом С1, а импульсы подавать на вход С0. Временная диаграмма работы такого счетчика приведена на рисунке 1.52.

На рисунке 1.53 приведены схемы подключения, изменяющие коэффициент пересчета счетчика К155ИЕ5. Выходы счетчика Q0, Q1, Q2,  Q3 имеют соответственно весовые коэффициенты 1, 2, 4, 8. Соединив выходы Q1,Q2 с входами установки счетчика в
нуль, получим счетчик с коэффициентом пересчета шесть (рис. 1.53,а). На рисунке 1.53,б показана схема подключения для получения коэффициента пересчета десять, а на рисунке 1.53,в
–  двенадцать. Однако в схемах, приведенных на рисунках 1.53,а – в, отсутствует возможность установки счетчиков в нулевое состояние.

На рисунках 1.54,а, б приведены соответственно счетчики с коэффициентами пересчета шесть и семь, в которых предусмотрен вход установки счетчика в нулевое состояние. Анализ работы схем,
приведенных на рисунках 1.53 – 1.54, показывает, что для получения заданного коэффициента пересчета соединяют с входами логического элемента И те выходы счетчика, весовые коэффициенты которых в
сумме дают необходимый коэффициент пересчета.

В таблице1.3 приведены состояния на выходах счетчика с коэффициентом пересчета десять после поступления каждого очередного импульса, причем счетчик предварительно был установлен в нулевое
состояние.

 

Рассмотрим некоторые из счетчиков КМОП серии. На рисунке 1.55 приведено условное обозначение микросхемы К561ИЕ8 – десятичного счетчика с   дешифратором. Микросхема имеет вход
установки в нулевое состояние R, вход для подачи счетных импульсов положительной полярности CP и вход для подачи счетных импульсов отрицательной полярности CN.   

Переключение счетчика происходит по спадам импульсов положительной полярности на входе CP, при этом на входе CN должна быть логическая единица. Переключение счетчика  будет происходить по спадам импульсов отрицательной полярности  на входе CN, если  на входе CP логический нуль. На одном из десяти выходов счетчика всегда присутствует логическая
единица. Установка счетчика в нуль происходит при подаче на вход R логической единицы. При установке счетчика в нулевое состояние на
выходе «0» установится логическая единица, а на всех остальных выходах – логические нули. Микросхемы К561ИЕ8 можно объединять в многоразрядные счетчики с последовательным переносом, соединяя
выход переноса предыдущей микросхемы с входом CN последующей. На рисунке 1.56 приведена схема многоразрядного счетчика на микросхемах
К561ИЕ10.

Промышленностью выпускаются счетчики для электронных часов. Рассмотрим некоторые из них. На рисунке 1.57 приведено условное обозначение микросхемы К176ИЕ3, а на рисунке 1.58 – микросхемы К176ИЕ4.
На этих рисунках выходы микросхем показаны для стандартного обозначения сегментов индикатора, приведенного на рисунке 1.59. Эти микросхемы отличаются друг от друга коэффициентом пересчета.
Коэффициент пересчета микросхемы К176ИЕ3 равен шести, а коэффициент пересчета микросхемы К176ИЕ4 равен десяти. Установка в нуль рассматриваемых счетчиков осуществляется подачей сигнала логической
единицы на вход R. Переключение триггеров счетчика происходит по спаду положительных импульсов на входе С. Микросхемы имеют выход переноса р (вывод
2), к которому подключается обычно вход следующего счетчика. Спад напряжения на этом выходе формируется в момент перехода счетчика из состояния 9 в состояние 0. Микросхемы различаются сигналами
на выводе 3. Для микросхемы К176ИЕ3 на выводе 3 появляется логическая единица при установке счетчика в состояние 2, а для микросхемы К176ИЕ4 – в состояние 4. Это необходимо для обнуления
показаний часов в 24 часа.

При подаче сигнала логического нуля на вход S логические единицы на выходах счетчика будут на тех сегментах, которые отображают число
импульсов, поступивших на вход счетчика. При подаче на вход Sлогической  единицы полярность выходных сигналов изменяется. Возможность
переключения полярности выходных сигналов позволяет достаточно просто изменить схему подключения цифровых индикаторов.

На рисунке 1.60 приведена схема подключения люминесцентного индикатора к выходам микросхемы К176ИЕ4. Подключение индикатора к выходам микросхемы К176ИЕ3 будет аналогичным.

Схемы подключения светодиодных индикаторов к выходам микросхемы 176ИЕ4 приведены на рисунках 1.61,а и 1.61,б. На входе S устанавливается
логический нуль для индикаторов с общим катодом и логическая единица для индикаторов с общим анодом.

Описание микросхем К176ИЕ5, К176ИЕ12, К176ИЕ13, К176ИЕ17, К176ИЕ18, К176ИД2, К176ИД3 и их применение в электронных часах можно найти в [29]. Микросхемы К176ИЕ12, К176ИЕ13, К176ИЕ17, К176ИЕ18
допускают напряжение питания от 3 до 15 В.

 

lab201.jimdo.com

Счетчик импульсов на микросхеме CD4026 до 10, 100, 1000

 Если перед вами стоит задача реализовать счетчик импульсов, с подсчетом десятков, сотен или тысяч, то для этого достаточно воспользоваться готовой сборкой — микросхемой CD4026. Благо микросхема практически сводит на нет все заботы по поводу обвязки микросхемы и дополнительных согласующих элементов. При этом один счетчик CD4026 способен «считать» только лишь до 10, то есть если нам необходимо считать до 100, то мы используем 2 микросхемы, если до 1000 то 3 и т.д. Что же, давайте пару слов о самой микросхеме и о ее функционале.

Описание работы счетчика CD4026

Первоначально приведем внешний вид и функциональное обозначение выводов на микросхеме счетчике

Не смотря на то, что все на английском, в принципе здесь все понятно! Показания счетчика увеличиваются каждый раз на 1 единицу, когда на контакт «clock» приходит положительный импульс. При этом на выходах с a-g появляется напряжение, которое при подаче на 7 сегментный индикатор и будет отображать количество импульсов.

Контакт «reset» сбрасывает показания подсчета при замыкании на +.

Контакт «disable clock» также должен быть соединен на землю.

Контакт «enable display» по факту 3 контакт должен быть подключен к плюсу.

Контакт «÷10» по факту 5 выход, направляет сигнал о переполнении счетчика, дабы к нему можно было подключить аналогичный счетчик и начать отсчет для 10, 100,1000…

Контакт «not 2» принимает значениние LOW тогда и только тогда, когда значение счётчика — 2. В остальных случаях HIGH.

Рабочее напряжение питания микросхемы: 3—15 В. то есть она имеет встроенный стабилизатор. Теперь о том, как подключить эту микросхему в сборку, то есть о принципиальной схеме.

Схема подключения счетчика импульсов на микросхеме CD4026

Взгляните на схему. В ней ведется подсчет световых импульсов изменения сопротивления для фоторезистора. В качестве фоторезистора можно применить скажем фоторезистор 5516. Итак, за счет изменения сопротивления, смещается и потенциал на базе транзистора. В итоге, начинает протекать ток по цепи коллектор — эмиттер, а значит на вход 1 микросхемы подается импульс, который и подлежит подсчету.
 Как только первая микросхема отсчитывает 1 десяток, то на выводе 5 появляется один импульс о «переполнении» счетчика. В конечном счете этот импульс подается на вторую микросхему, которая работает по точно такому же принципу. Но в этом случае микросхема уже считает не единицы, а десятки. Если же добавить 3 микросхему, то это будут сотни и т.д.

 

Для сброса на 0, достаточно подать плюс на ножки 15 микросхем. Микросхема предназначена для работы с 7 сегментным индикатором. При подаче на один из выводов этого индикатора, мы получаем нужную нам цифру. Взгляните на таблицу…

 В заключении еще раз хотелось бы сказать, что счетчик импульсов в данном случае функционален, при этом потребует от вас минимальных затрат и знаний. Что еще немаловажно, схема не нуждается в настройке, по крайнем мере цифровая часть. Единственное быть может придется «поиграться» с резисторами и фоторезистором на входе.

xn——7kcglddctzgerobebivoffrddel5x.xn--p1ai

Лекция 12 Счетчики импульсов, регистры

7.6. Счетчики
импульсов

Счетчиками импульсов
называются устройства, осуществляющие
счет числа импульсов, сохранение и
выдачу результатов этого счета. Как
правило, информация о числе импульсов
представляется в двоичной системе
счисления. Счетчики подразделяются на
простые и реверсивные. В свою очередь
простые счетчики подразделяются на
суммирующие и вычитающие. Суммирующие
счетчики производят счет импульсов в
прямом направлении, т.е. их суммируют.
Вычитающий счетчик, наоборот, осуществляет
счет импульсов в обратном направлении,
т.е. их вычитает. Реверсивные счетчики
могут выполнять операции счета как в
прямом, так и в обратном направлениях.

Счетчики строятся
на базе Т-триггеров,
включенных последовательно. Их число
определяется разрядом двоичной системы
счисления максимальной величины, до
которой необходимо производить счет
числа импульсов. Например, если счет
ведется до 15, то счетчик состоит из
четырех триггеров, если счет ведется
до 31, то число триггеров в счетчике –
5.

На рис. 7.22,а приведена
схема двоичного суммирующего счетчика,
осуществляющего счет до 7 импульсов. В
этой схеме используются Т-триггеры,
для которых временная диаграмма
представлена на рис. 7.18. Прямые выходы
каждого предыдущего триггера соединены
с входом последующего. И с них снимается
информация о числе импульсов. Принцип
действия этого счетчика иллюстрируется
временными диаграммами на рис. 7.23.

Перед началом
счета необходимо “обнуление” счетчика,
для чего на объединенные установочные
входы R
триггеров подается импульс. После
окончания действия первого импульса
на входе Т счетчика первый триггер переходит в
состояние “1”. После прохождения второго
импульса он возвращается в состояние
“0”, а состояние второго триггера
становится “1”, поскольку он воспринимает
как входную, информацию с выхода
предыдущего, первого триггера. Подобным
образом происходит переключение
состояний триггеров счетчиков по мере
поступления импульсов на его вход. После
окончания действия седьмого импульса
на всех вы-

Рисунок
7.22. Схемы бинарных счетчиков:

а
— работающего на сложение, б — работающего
на вычитание

Рисунок
7.23. Временные диаграммы, иллюстрирующие

работу
счетчика на сложение

водах
счетчика будут зафиксированы “1”, а
после восьмого импульса счетчик
будет “обнулен”, т.е. будет подготовлен
к очередному счету семи импульсов.
Состояния всех триггеров после окончания
очередного, n-го
импульса, видны из временных диаграмм.
Эти состояния также представлены в
табл. 7.10, из которой видно, что на
выходахQ,
QиQ3фиксируются данные, соответствующие
разряду двоичной системе счисления, о
числе импульсов, поступивших на вход
счетчика.

Как следует из
анализа временных диаграмм рис. 7.23,
частота следования импульсов на выходе
каждого последующего триггера уменьшается
вдвое по сравнению с частотой импульсов
на входе счетчика. Это позволяет
использовать Т-триггеры
для построения делителей частоты.
Очевидно, кратность деления определяется
числом последовательно включенных
триггеров.

Схема двоичного
счетчика импульсов, работающего на
вычитание, приведена на рис. 7.22,б. В этой
схеме информация на Т-входы
каждого последующего триггера подается
с инверсных выходов предыдущих триггеров.
Информация о числе импульсов снимается
с прямых выходов триггеров. Перед
началом счета на выходе всех триггеров
должны быть установлены “1”, для чего
на объединенный установочный вход
Sподается импульс. Табл. 7.11 отражает
состояния трехразрядного счетчика со
схемой рис. 7.22,б.

По схемам, аналогичным
рис. 7.22, строятся также счетчики на
Т-триггерах, состояния которых изменяются
в момент поступления входного импульса.
Отличие заключается лишь в том, что при
использовании таких триггеров схемой
рис. 7.22.а обеспечивается вычитание и,
поэтому асинхронный вход Rзаменяется наS, а схемой
рис. 7.22.б обеспечивается суммирование
и асинхронный входSзаменяется наR. На рис.
7.24 приведены временные диаграммы
счетчика, построенного по схеме рис.
7.22.а, а на Т-триггерах, состояние которых
изменяется при поступлении входного
импульса. Нетрудно видеть, что такому
счетчику соответствует таблица состояний
7.11.

Рисунок 7.24.
Временные диаграммы,

иллюстрирующие
работу счетчика на вычитание

Реверсивные
счетчики обычно имеют два входа:
суммирующие и вычитающие. Схемные
обозначения таких счетчиков приведено
на рис. 7.25. Однако выпускаются реверсивные
счетчики с одним информационным входом,
а их работа на сложение или вычитание
определяется информацией, подаваемой
на специальный вход управления. Такие
счетчики выполняются как электрически
управляемая микросхема: при подаче на
вход управления «1» счетчик работает
на сложение; если на этом входе «0»,
счетчик работает на вычитание. Подаваемой
на управляемый вход информацией
обеспечивается переключение между
прямыми и инверсными выходами триггеров,
что необходимо для осуществления
реверса.

Рисунок
7.25. Схемное обозначение реверсивного
счетчика

Рисунок 7.26.
Счетчик, фиксирующий десятый импульс:

а – схема счетчика,
б — схемное обозначение

Таблица 7.12

импульса

Q

Q

Q

Q

7

0

1

1

1

8

1

0

0

0

8

1

1

1

0

9

1

1

1

1

10

0

0

0

0

При построении
счетчиков, использующих систему
счисления, отличную от двоичной,
используются обратные связи. Широкое
применение нашли счетчики, фиксирующие
каждый десятый импульс. В их состав
входят четыре Т-триггера,
соединенных по схеме рис. 7.22,а. Состояние
такого счетчика до седьмого импульса
не отличается от состояния суммирующего
счетчика, показанного в табл. 7.10. После
прохождения восьмого импульса вначале
первые три триггера переходят в состояние
“0”, а четвертый в состояние “1”. Однако
по цепи обратной связи логическая “1”
с выхода четвертого триггера подается
на установочные входы S
второго и
третьего триггеров, после чего их
состояния становятся “1”. Этот переход
отражен в табл. 7.12 двумя строками – 8и 8. После прохождения девятого импульса
все триггеры переходят в состояние “1”,
а после десятого – в состояние “0”.
Включением в состав счетчика
четырехвходового логического элемента
“И-НЕ”, на вход которого подается
информация с выходов триггеров,
достигается появление на выходе счетчика
“1” после прохождения каждого десятого
импульса. Схемное обозначение такого
счетчика приведено на рис. 7.26,б.

7.7. Регистры

Регистрами называют
устройства, предназначенные для приема,
хранения и передачи информации,
представленной в виде двоичного числа.
В отличие от триггеров эти операции
производятся с информацией, содержащей
n-разрядов.
Регистры строятся с использованием
синхронных D-триггеров,
число которых определяется разрядом
числа, подлежащего хранению. В зависимости
от характера ввода информации различают
параллельные и последовательные
регистры.

Рисунок
7.27. Схема параллельного регистра

В параллельном
регистре информация поступает на все
n триггероводновременно по параллельнымnканалам, как показано на рис. 7.27 дляn
= 3. Ее ввод в регистр осуществляется
подачей тактового импульса на объединенный
синхронный вход С. Регистр запоминает
информацию, поскольку каждый его триггер
переходит в состояние, соответствующее
той информации, которая была на входе
триггера в момент подачи тактового
импульса. Отсутствие логической “1”
на синхронном входе защищает регистр
от попадания в него ложной информации.
На выходе каждогоD-триггера
включают двухвходовые элементы “И”,
на вторые входы которых подается импульс
при съеме информации и передаче ее поnпараллельным каналам.

Рисунок
7.28. Схема последовательного регистра

Рисунок
7.29. Временные диаграммы, иллюстрирующие

работу
последовательного регистра

В последовательном
регистре D-триггеры
включены последовательно, как показано
на рис. 7.28 дляn =
3. Регистр имеет один входD,
на который подается информация по одному
каналу в виде последовательного кода,
т.е. в виде разнесенных во времени
логических “1” и “0”, начиная со старшего
разряда, как показано на временной
диаграмме рис. 7.29. Ввод информации в
регистр осуществляется подачей на
объединенный синхронный вход триггеров
ряда тактовых импульсов, число которых
равно разряду числа, подлежащего вводу
в регистр. Причем в момент подачиi-го
тактового импульса на входеD-триггера
должна быть информация, соответствующая
(n+ 1 –i) –
му разряду числа. Таким образом, с подачей
последовательности тактовых импульсов
вводимая информация постоянно “сдвигается”
по цепочке триггеров и после окончания
последнего,n-го импульса
триггеры будут находиться в таких
состояниях, что состояние входноготриггерабудет
соответствовать первому разряду числа,
а последнего – старшему разряду. В связи
с такой последовательностью введения
информации последовательные регистры
часто называют регистрами сдвига.
Временные диаграммы рис. 7.29 показывают
введение в такой регистр числа 101.

Съем информации
с последовательного регистра может
быть осуществлен как в виде последовательного
кода, так и в виде параллельного (на один
канал или nканалов).
На параллельные каналы съем производится
с выходовQ
каждого триггера. С этой целью должен
подаваться один тактируемый импульс
на входы логических элементов “И”,
устанавливаемых на выходахQ
триггеров, как и в схеме рис. 7.27. Съем
информации в виде последовательного
кода производится с выходаQвыходного триггера. Для ее передачи в
канал на объединенный синхронный вход
триггеров подаетсяnтактируемых импульсов, в результате
чего информация такт за тактом сдвигается
в направлении к выходу регистра. При
этом информация в регистре не сохраняется.
Следует отметить, что последовательный
регистр, кроме хранения информации,
позволяет ее преобразовывать из
последовательного кода в параллельный.

Рисунок
7.30. Схемное обозначение регистров:

а
— параллельного, б — последовательного

На рис. 7.30 представлены
схемные обозначения параллельного и
последовательного регистров.

studfiles.net

СЧЁТЧИК НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

   Счётчик на микроконтроллере довольно прост для повторения и собран на популярном МК PIC16F628A с выводом индикации на 4 семисегментных светодиодных индикатора. Счётчик имеет два входа управления: «+1» и «-1», а также кнопку «Reset». Управление схемой нового счётчика реализовано таким образом, что как бы долго или коротко не была нажата кнопка входа, счёт продолжится только при её отпускании и очередном нажатии. Максимальное количество поступивших импульсов и соответственно показания АЛС — 9999. При управлении на входе «-1» счёт ведётся в обратном порядке до значения 0000. Показания счётчика сохраняются в памяти контроллера и при отключении питания, что сохранит данные при случайных перебоях питающего напряжения сети.

   Принципиальная схема реверсивного счётчика на микроконтроллере PIC16F628A:

   Сброс показаний счётчика и одновременно состояния памяти в 0, осуществляется кнопкой «Reset». Следует помнить, что при первом включении реверсивного счётчика на микроконтроллере, на индикаторе АЛС может высветиться непредсказуемая информация. Но при первом же нажатии на любую из кнопок информация нормализируется. Где и как можно использовать эту схему — зависит от конкретных нужд, например установить в магазин или офис для подсчёта посетителей или как индикатор намоточного станка. В общем думаю, что этот  счётчик на микроконтроллере кому-нибудь принесёт пользу.

   Если у кого-то под рукой не окажется нужного индикатора АЛС, а будет какой-нибудь другой (или даже 4 отдельных одинаковых индикатора), я готов помочь перерисовать печатку и переделать прошивку. В архиве на форуме схема, плата и прошивки под индикаторы с общим анодом и общим катодом. Печатная плата показана на рисунке ниже:

   Имеется также новая версия прошивки для счётчика на микроконтроллере PIC16F628A. при этом схема и плата счётчика остались прежними, но поменялось назначение кнопок: кнопка 1 — вход импульсов (например, от геркона), 2 кнопка включает счёт на вычитание входных импульсов, при этом на индикаторе светится самая левая точка, 3 кнопка — сложение импульсов — светится самая правая точка. Кнопка 4 — сброс. В таком варианте схему счётчика на микроконтроллере можно легко применить на намоточном станке. Только перед намоткой или отмоткой витков нужно сначала нажать кнопку «+» или «-«. Питается счётчик от стабилизированного источника напряжением 5В и током 50мА. При необходимости можно питать от батареек. Корпус зависит от ваших вкусов и возможностей. Схему предоставил — Samopalkin

   Форум по микроконтроллерам

   Обсудить статью СЧЁТЧИК НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

radioskot.ru

Счетчик импульсов: назначение и применение

На производстве, где есть линии автоматизации, всегда существует необходимость что-то посчитать. Это может быть количество продукции, длина материала, время выполнения какого-либо техпроцесса, станочной операции или действия конкретного механизма, энергоресурсы. Со всем этим может справиться автоматическое устройство подсчета импульсов.

Что такое счетчики импульсов

Прибор, который может подсчитывать импульсы, является определенным автоматическим модулем и используется как элемент управления линиями автоматизированного типа различными механизмами.

Счетчики способны вести счет в прямом, обратном и реверсивном направлении отсчета импульсов и осуществлять подключение/отключение управляющих цепей над внешними устройствами в момент достижения необходимого количества сигналов.

Лицевая панель устройств подсчета прямоугольных сигналов снабжена индикатором знакоотображающего типа и органами управления – кнопками. Конструктивно приборы выполнены таким образом, что могут быть легко установлены в шкафы управления, их панель на переднем плане.

Цепи внешние коммутируются со счетчиком через разъем-клеммник на задней части корпуса прибора.

Как работают устройства счета

Принцип работы счетчика импульсов основан на следующем:

  • При помощи кнопочных органов оператор набирает заданную установку подсчета, которая имеет отображение на табло прибора, а также фиксируется автономной памятью, питающейся за счет отдельного энергоснабжения.
  • Поступающий на счетный вход сигнал (импульс) производит прибавление либо отнимание единичного значения от установленного заранее параметра, что также отображается на табло.

  • В момент совпадения значений посчитанного и заданного управляющий сигнал подается на реле, где происходит смена положения контактной группы.
  • Когда на вход сброса приходит сигнал, устройство подсчета импульсов входит в состояние обнуления.

Функция обнуления через вход сброса имеется не у всех схем счетчиков. В некоторых этот процесс автоматически происходит при совпадении значений установки и подсчета. При этом одновременно происходит подача импульса на реле, которое переключает контакты на некоторый заданный промежуток времени.

Универсальные счетчики могут иметь одновременно и прямой, и обратный счет, который может управляться при помощи фазировки импульсов на входе устройства. Такая возможность прибора позволяет применять последний для станков намотки при подсчете числа витков.

Назначение регистратора

Счетчик импульсов-регистратор создан для мониторинга использования воды в горячем и холодном состоянии, энергоресурсов и газа. Устройство работает вместе с обычными счетчиками электричества, газа и воды, где присутствует специальный импульсный выход для телеметрических задач. Также регистратор может дистанционно отслеживать потребление энергетических ресурсов и вести другие операции по учету.

В зависимости от того, сколько каналов имеет регистратор, он может обслуживать такое же количество число-импульсных каналов. Приборы этого типа, как правило, являются механизмами преобразования вторичного порядка. Преобразователями первичного порядка выступают счетные устройства расхода воды, природного газа или энергии, в которых установлен телеметрический выход. Примером регистратора на отечественном рынке может служить счетчик импульсов «Пульсар»

Регистратор кроме схемы счета имеет еще схему памяти, которая не зависит от внешнего питания. Эта память содержит архив, где хранятся все данные по учету. Информацию можно передавать в сеть при помощи специального интерфейса.

Счетчик импульсов «ОВЕН»

Представленный счетчик является микропроцессорной системой, которую применяют для целей подсчета на движущейся транспортерной ленте количества готовых изделий, а также длины полимерной пленки, полученной методом экструзии, кабеля, наматываемого на бабину. Также его используют, решая разные вопросы сортирования продукции, определения общего ее количества и номеров партии.

Встроенное в счетчик импульсов СИ8 таймерное устройство дает возможность задействовать прибор при выполнении функций расходомера, вычисления быстроты кручения вала, счетчика наработки. Цифровое устройство имеет корпусное исполнение трех видов: один настенный вариант и два щитовых. Счетчик может обеспечить следующие функции:

  • посчитать импульсы в обратном, прямом и реверсном варианте;
  • определить с какой скоростью вращаются узлы и элементы механики, а также направление этого вращения;
  • осуществить подсчет расхода в суммарном и текущем варианте;
  • измерить сколько длиться технологический процесс;
  • определить какова наработка станков и оборудования;
  • используя два выходных устройства, управлять нагрузкой;
  • хранить в памяти результаты измерений;
  • передавать данные по интерфейсу.

Одноканальный счетчик

Счетчик импульсов СИ модели СИ1-8 является восьмиразрядным одноканальным устройством, которое может работать совместно с различными датчиками. Его основное назначение осуществлять контроль технологических процессов широкого спектра производства. Заявленный счетчик также имеет возможность работать совместно с энкодером.

Технические возможности прибора позволяют последнему считать импульсы, приходящие на его вход, и подсчитывать объем полученной продукции, используя любые единицы измерения. Основные функции схемы такие:

  • счет входных импульсов автоматически;
  • любой вариант подсчета — от нуля к установленному пределу, обратно и режимом реверса;
  • вычисление наработки часов оборудованием;
  • возможность применения различных коэффициентов программновводимых в устройство;
  • функции расходомера;
  • отображение результатов измерений наглядно;
  • возможность управлять исполнительным устройством, находящимся вовне;
  • сохранение данных в памяти и передача их сети;
  • возможность программного воздействия на счетчик.

Установка показаний

Чтобы ввести установку подсчета на типовом счетчике импульсов, необходимо произвести следующие действия:

  • включить кнопку «ввод» — прибор перейдет в состояние мигающего наименьшего разряда установки;
  • выбрать нужную величину числа;
  • перейти на следующую позицию разряда при помощи кнопки «выбор»;
  • так устанавливая величины каждой позиции дойти до самого наивысшего разряда.

Принципы классификации приборов

Есть множество модификаций устройств для подсчета импульсов, которые разработаны решать разные производственные задачи. Все они имеют следующую классификацию по:

  • используемому питающему напряжению;
  • амплитуде подсчитываемых импульсов;
  • степени быстродействия схемы;
  • разрядности;
  • системе управления подсчетом, как в счетчике импульсов регистраторе «Пульсар»;
  • количеством схем, объединенных одним устройством;
  • универсальности в плане возможности обратного, реверсивного и прямого счета;
  • функциональности выхода;
  • типу выхода;
  • виду корпусной оболочки.

От чего питаются устройства

Разные типы счетчиков импульсов могут питаться разным напряжением, в основном это:

  • переменное либо постоянное электричество величиной от 18.0 до 36.0 вольт;
  • переменное либо постоянное электричество величиной от 85.0 до 240.0 вольт.

Сигналы, приходящие на вход устройств, могут иметь амплитуды в тех же пределах, что и питающее напряжение.

Касаемо выходного контакта счетчика, напряжение на нем может доходить до 250.0 вольт с силой тока до 3.0 ампер. Это не относится к счетчикам, имеющим высокое быстродействие. У них выходом есть электронный ключ, собранный на транзисторной логике.

fb.ru

Счетчики импульсов — Введение в цифровую технику

Материал из РадиоВики — энциклопедии радио и электроники

Счетчики импульсов являются неотъемлемыми узлами микропроцессоров, микрокалькуляторов, электронных часов, таймеров, частотомеров и многих других устройств цифровой техники. Основу их составляют триггеры со счетным входом. По логике действия и функциональному назначению счетчики импульсов подразделяют на цифровые счетчики и счетчики-делители. Первые обычно называют просто счетчиками, а вторые — делителями.

Простейшим одноразрядным счетчиком импульсов является JK-триггер или D-триггер, работающий в счетном режиме. Он считает входные импульсы по модулю 2 — каждый импульс переключает триггер в противоположное состояние. Один триггер считает до одного, два последовательно соединенных триггера считают до трех, n триггеров — до 2n-1 импульсов. Результат счета формируется в заданном коде, который может храниться в памяти счетчика или быть считанным другим устройством цифровой техники — дешифратором.

На рис. 39, а приведена схема трехразрядного двоичного счетчика импульсов. Смонтируйте его на макетной панели и к прямым выходам триггеров подключите светодиодные (или транзисторные — с лампой накаливания) индикаторы, как это делали ранее. Подайте на вход счетчика от испытательного генератора серию импульсов с частотой следования 1…2 Гц и по световым сигналам индикаторов постройте графики работы cчетчика.

Если в начальный момент все триггеры счетчика находились в нулевом состоянии (можно установить кнопочным выключателем SB1 «Уст. О», подавая на R-входы триггеров напряжение низкого уровня), то по спаду первого импульса (рис. 39, 6) триггер DD1 переключится в единичное состояние — на его прямом выходе появится высокий уровень напряжения (рис. 39, в). Второй импульс переключит триггер DD1 в нулевое состояние, а триггер DD2 — в единичное (рис. 39, г). По спаду третьего импульса триггеры DD1 и DD2 окажутся в единичном состоянии, а триггер DD3 все еще будет в нулевом. Четвертый импульс переключит первые два триггера в нулевое состояние, а третий — в единичное (рис. 39, д). Восьмой импульс переключит все триггеры в нулевое состояние, начнется следующий цикл работы счетчика импульсов…

Рис. 39. Трехразрядный двоичный счетчик импульсов

Изучая графики, нетрудно заметить, что каждый старший разряд счетчика отличается от младшего удвоенным числом импульсов счета. Так, период импульсов на выходе первого триггера в 2 раза больше периода входных импульсов, на выходе второго триггера — в 4 раза, на выходе третьего триггера — в 8 раз. Говоря языком цифровой техники, такой, счетчик работает в весовом коде 1-2-4. Здесь под термином «вес» имеется в виду объем информации, принятой счетчиком после установки его триггеров в единичное состояние. В устройствах и приборах цифровой техники наибольшее распространение получили четырехразрядные счетчики импульсов, работающие в весовом коде 1-2-4-8.

Счетчики-делители, или, как мы уже говорили, просто делители, считают входные импульсы до некоторого задаваемого коэффициентом счета состояния, а затем формируют сигнал сброса триггеров в нулевое состояние, вновь начинают счет входных импульсов до задаваемого коэффициента счета и т. д.
Для примера на рис. 40 показаны схема и графики работы делителя с коэффициентом счета 5, построенного на JK-триггерах. Здесь уже известный вам трехразрядный двоичный счетчик дополнен логическим элементом 2И-НЕ (DD4.J), который и задает коэффициент счета 5. Происходит это так. При первых четырех входных импульсах (после установки триггеров в нулевое состояние кнопкой SB1 «Уст. 0») устройство работает как обычный двоичный счетчик импульсов. При этом на одном или обоих входах элемента действует низкий уровень напряжения, поэтому элемент находится в единичном состоянии. По спаду же пятого импульса на прямых выходах первого и третьего триггеров, а значит, и на входах элемента DD4.1, появляется высокий уровень напряжения, переключающий этот логический элемент в нулевое состояние. В этот момент на выходе элемента формируется короткий импульс отрицательной полярности, который передается на R-вход триггеров и переключает их в исходное нулевое состояние. С этого момента начинается следующий цикл работы счетчика.

Резистор R1 и диод VD1, введенные в такой вариант счетчика, необходимы для того, чтобы исключить замыкание выхода элемента DD4.1 на общий провод источника питания.

Рис. 40. Схема и графика работы делителя с коэффициентом счета 5
Рие. 41. Условные графические обозначения счетчиков К155ИЕ1 и К155ИБ2

Действие такого счетчика-делителя можете проверить, подавая на вход С первого его триггера импульсы, следующие с частотой 1…2 Гц и подключив к выводу 8 триггера DD3 световой индикатор.
На практике функции счетчиков и делителей выполняют специально разработанные микросхемы повышенной степени интеграции. В серии К155, например, это счетчики К155ИЕ1, К155ИЕ2, К155ИЕ4 и др.. В радиолюбительских разработках наиболее широко используются счетчики К155ИЕ1 и К155ИЕ2. Условные графические изображения этих счетчиков с нумерацией их выводов показаны на рис. 41.

Микросхема К155ИЕ1 (рис. 41, а) является декадным счетчиком импульсов, т. е. счетчиком до 10. Счетчик образуют четыре триггера, установку их в нулевое состояние осуществляют подачей напряжения высокого уровня одновременно на оба входа R (выводы 1 и 2), объединенные по схеме элемента И (условный символ «&»). Счетные импульсы, которые должны быть отрицательной полярности, можно подавать на соединенные вместе входы С (выводы 8 и 9), также объединенные по схеме элемента И, или на один из них, если в это время на втором входе будет высокий уровень напряжения. При каждом десятом импульсе на выходе счетчика формируется равный ему по длительности импульс отрицательной полярности, характеризующий объем принятой информации.

Микросхема К155ИЕ2 (рис. 41, б) — двоично-десятичный четырехразрядный счетчик. В ней также четыре триггера, но один из них имеет отдельные вход С1 (вывод 14) и прямой выход (вывод 12), а остальные триггеры соединены между собой так, что образуют делитель на 5. При соединении выхода первого триггера со входом С2 (вывод 1) цепочки остальных триггеров микросхема становится делителем на 10, работающим в коде 1-2-4-8, что и символизируют цифры в правой колонке графического изображения микросхемы. Для установки триггеров счетчика в нулевое состояние подают на оба входа R (выводы 6 и 7) сигнал высокого уровня.

Два объединенных R-входа и четыре раздельных выхода микросхемы позволяют без дополнительных логических элементов строить делители частоты с различными коэффициентами деления — от 2 до 10. Так, если соединить между собой выводы 12 и 1, 9 и 2, 8 и 3, то коэффициент счета будет 6, а при соединении выводов 12 и 1, 11, 2 и 3 коэффициент счета станет 8. Эта особенность микросхемы позволяет использовать ее и как двоичный счетчик, и как счетчик-делитель.

radiowiki.ru