Программирование микропроцессорных систем
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
ак видно из рисунка, период сигнала на выходе делителя ровно в два раза больше периода входного сигнала. А частота выходного сигнала, соответственно, в два раза ниже входного.
Второй вариант делителя частоты приведен на рис. 3.2. Он построен на основе D-триггера. Для того, чтобы перевести D-триггер в счетный режим, нужно соединить инверсный выход триггера Q с его D-входом так, как это показано на рис. 3.2. Теперь, если подать сигнал на вход С, такая схема тоже будет работать как делитель. Выходной сигнал такого делителя снимается с выхода Q триггера.
Рассмотрим подробнее работу этой схемы. Предположим, что после включения триггер установился в единичное состояние. Это означает, что на инверсном выходе триггера (Q) присутствует логический ноль. Этот ноль поступает на D-вход. Подадим на вход делителя некоторый цифровой сигнал, такой же, как мы подавали и в предыдущем случае (см. рис. 3.1.).
По спаду первого входного импульса D-триггер перейдет в нулевое состояние, так как на его D-входе сигнал логического нуля. После этого на инверсном выходе триггера устанавливается логическая единица. Поэтому по спаду следующего входного импульса триггер переключится в единичное состояние. И так далее. Результат работы делителя на D-триггере точно такой же, как и делителя на JK-триггере, и выходной сигнал нового варианта так же полностью соответствует рис. 3.1. Следует заметить, что в настоящее время JK-триггеры применяются довольно редко. Гораздо большее распространение благодаря своей простоте и универсальности получили D-триггеры.
Делители широко используются в цифровой технике. Цепочка последовательно соединенных D-триггеров позволяет получить сигналы требуемой частоты путем деления импульсов задающего генератора.
Пример. Соединенные последовательно два делителя позволят получить сигнал с частотой в четыре раза меньшей, чем входная. Трехкаскадный делитель (три последовательно соединенных D-триггера) дадут деление на восемь. Четыре каскада будут делить на шестнадцать. И так далее.
На рис. 3.3. изображена схема четырехкаскадного делителя частоты на D-триггерах. Импульсы тактового генератора поступают на вход первого каскада деления. Если частота сигнала на входе равна f, то на выходах делителя мы получим сигналы со следующими частотами:
Рис. 3.3. Четырехкаскадный делитель частоты.
1.5 Счетчики прямого счета
Приведенную на рис. 3.3. схему можно использовать не только в качестве делителя частоты, но и в качестве счетчика входных импульсов. Представьте, что выходы Q0-Q3 - это разряды некоторого двоичного числа. Выход Q0 - это младший разряд, а выход Q3 - самый старший.
Предположим, что перед началом счета все четыре триггера установлены в нулевое состояние. На вход схемы поступает некоторое количество импульсов. Входящие в схему триггеры будут переключаться согласно описанному выше алгоритму. Состояние триггеров в процессе счета показано в табл. 4.1. Как видно из таблицы, после прихода первого входного импульса триггер DO переходит в единичное состояние. После прихода второго импульса DO возвращается в ноль, зато в единичное состояние переходит D1.
Дальнейшее поведение всех четырех триггеров хорошо видно из таблицы. А теперь внимательно посмотрите, что у нас получилось. Если воспринимать совокупность цифровых сигналов на выходах счетчика как четырехразрядное двоичное число, то мы видим перед собой последовательность чисел от 0000 до 1111. Десятичный эквивалент этих чисел показан в правой крайней колонке таблицы.
Итак, перед началом счета на выходе делителя - ноль. После прохождения первого импульса на выходе - единица, после второго - два, и так далее. Каждый входной импульс увеличивает значение двоичного числа на выходе счетчика на одну единицу. Поэтому в любой момент времени счетчик содержит число, равное количеству импульсов, пришедших к этому моменту на его вход.
Таблица 4.1.
Максимальное число импульсов, которое может посчитать счетчик, схема которого изображена на рис. 3.3., - это 16. После прихода шестнадцатого импульса счетчик вернется в нулевое состояние. Счетчики широко применяются в цифровой технике в том случае, когда необходимо подсчитать количество каких-либо импульсов. Причем совсем необязательно, чтобы входные импульсы поступали равномерно с постоянным периодом. Это могут быть одиночные импульсы. Например, импульсы с какого-нибудь датчика, кнопки и т. п.
1.6 Счетчики с обратным отсчетом
Кроме счетчиков прямого отсчета, к которым относится схема, изображенная на рис. 3.3., существуют счетчики с обратным отсчетом (иногда такой счетчик называют инверсным). В таком счетчике при поступлении каждого входного импульса содержимое уменьшается на единицу. Кроме того, бывают задачи, для которых требуются универсальные счетчики, которые могут считать как в прямом, так и в инверсном направлении. Если задаваться задачей построения таких счетчиков на отдельных триггерах и логических элементах, то мы получим довольно сложную схему. На практике используют специальные микросхемы - счетчики импульсов. Современная промышленность предлагает большой ассортимент таких микросхем. На рис. 5.1 изображена микросхема К555ИЕ7. Это одна из микросхем 555 серии, которая широко выпускалась в свое время в СССР, и сейчас ее можно свободно найти в продаже на радиорынках стран СНГ.
Микросхема 555ИЕ7 - это реверсивный четырехразрядный счетчик/делитель с возможностью предустановки. Он имеет два счетных входа, о