Счетчики электрических импульсов

Опубликовано admin Апр 28, 2013 в Роботетхника

Счетчики, так же как и регистры, являются важными функциональными узлами цифровой техники. Счетчики, как следует из самого названия, предназначены для счета электрических импульсов. Существуют электронные счетчики, собранные из триггеров, хотя существуют и механические и электромеханические счетчики. Примером последних может служить устройство, состоящее из набора колес с цифрами, которое используется в счетчиках электрической энергии квартир, в магнитофонах и др.

Электронные счетчики, по сравнению с электромеханическими, имеют ряд преимуществ — они малоинерционны и потому обладают большим быстродействием, надежны, малогабаритны, работают бесшумно, т. е. для них характерны все основные достоинства электронных устройств.

Счетчики импульсов используются в электронно-вычислительной технике для счета команд, счета импульсов в электронных часах, подсчета частоты вращения двигателей, импульсов датчиков радиоактивного излучения, а также во многих других промышленных и любительских устройствах. В учебном роботе счетчик будет использоваться дважды в схеме его электропривода с ЧПУ.

Перейдем к рассмотрению конкретных схем счетчиков. Число триггеров счетчика определяет его разрядность. Например, из двух корпусов микросхемы К155ТМ2 можно собрать четырехразрядный счетчик. Счет ведется в двоичной системе, так как входные сигналы представляют собой 0 и 1 и каждый из разрядов счетчика может находиться в двух состояниях — нулевом и единичном. Емкость четырехразрядного счетчика, т. е. максимальное число двоичных кодов, которые могут быть зафиксированы в нем, равна 16, что соответствует записи двоичных кодов от ООО до 1111. Функциональная схема четырехразрядного счетчика на D- триггерах. У счетчика объединены входы, которые, как и у регистра, служат для установки триггеров в нулевое положение. Выходы триггера соединяются со счетным входом п-\-1 триггера (где п — номер триггера). При поступлении счетных импульсов триггеры счетчика последовательно меняют свои состояния, соответствующие следующим кодам: 1000, 0100, 1100, 0010 и т.д. до кода 1111. Следующий, шестнадцатый импульс вернет все триггеры в исходное, нулевое положение и счет продолжится по уже рассмотренным правилам. Заметим, что младший разряд двоичных чисел находится слева, что соответствует расположению (слева) первого триггера счетчика.

Двоичный счетчик, кроме основной функции — счета, выполняет также деление частоты счетных импульсов. Так, на выходе первого триггера сигналы появляются в 2 раза реже, чем на его входе, на выходе второго триггера в 4 раза реже и т. д. Четырехразрядный счетчик делит частоту входных импульсов в 16 (24) раз.

Под действием входных импульсов двоичный код счетчика может не только увеличиваться, но и уменьшаться. В первом случае происходит суммирование импульсов, во втором — их вычитание. Счетчики, выполняющие операции сложения и вычитания, называются реверсивными.

Кроме двоичных, существуют двоично-десятичные счетчики, они предназначены для счета в десятичной системе счисления.

Электронные счетчики изготавливаются в настоящее время только по интегральной технологии. Одна микросхема может представлять собой многоразрядный счетчик. Однако в практической работе для изготовления счетчика будет использована микросхема К155ТМ2. Подобное «однообразие» в выборе радиоэлементов позволит лучше понять назначение и возможности применения триггеров различного типа.

Счетчик, используемый в учебном роботе, состоит из трех корпусов микросхемы KJ55TM2, в которых первый триггер 77 используется для получения счетных импульсов, а последний триггер Т6 не используется. Индикаторные светодиоды подключаются к триггерам так же, как в схеме универсального регистра.