Contor (electronic)

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 8 decembrie 2017; verificările necesită 12 modificări .

Contorul numărului de impulsuri  este un dispozitiv la ieșirile căruia se obține un cod binar sau binar-zecimal , determinat de numărul de impulsuri primite. Contoarele pot fi construite pe flip-flops D în două etape , T-flip-flops și JK-flip-flops .

Parametrul principal al contorului este modulul de numărare - numărul maxim de semnale individuale care pot fi numărate de contor. Contoarele sunt notate cu ST (din limba engleză).

Clasificare

Contoarele sunt clasificate:

• prin numărul de stări stabile ale declanșatorilor
  • pe declanșatorii binari
  • pe șlapi ternare [1]
  • pe flip-flops n-ari
• prin numărarea modulo:
  • zecimală binară ( deceniu );
  • binar;
  • cu un modul constant arbitrar al contului;
  • cu un modul variabil al contului;
• în direcția contului:
  • însumarea;
  • subtractiv;
  • reversibil;
• conform metodei de formare a legăturilor interne:
  • cu transfer secvenţial;
  • cu transfer accelerat;
    • cu transfer accelerat paralel;
    • cu transfer accelerat end-to-end;
  • cu transfer combinat;
  • inel;
• prin metoda de comutare a declanșatorului:
  • sincron;
  • asincron;
• Contor în codul lui Johnson [2] .

Contoare binare

Schema unui contor binar poate fi obținută folosind sinteza formală , cu toate acestea, una euristică pare să fie mai vizuală. Tabelul de adevăr al unui contor binar este o succesiune de numere binare de la zero la , unde n este capacitatea contorului. Observarea cifrelor numerelor care alcătuiesc tabelul duce la înțelegerea diagramei bloc a unui contor binar. Stările cifrei celei mai puțin semnificative, atunci când sunt vizualizate în coloana corespunzătoare a tabelului, arată alternanța zerourilor și a celor de forma 01010101 ..., ceea ce este firesc, deoarece cifra cea mai puțin semnificativă primește un semnal de intrare și comută de la fiecare acțiune de intrare. În următoarea cifră, se observă o succesiune de perechi de zerouri și unu de forma 00110011 .... În a treia cifră se formează o succesiune de patru de zerouri și unu 00001111 ... etc.. Din această observație, se poate observa că următoarea cifră din vechime comută la o frecvență de două ori mai mică decât aceasta.

Se știe că declanșatorul de numărare împarte frecvența impulsurilor de intrare la două. Comparând acest fapt cu modelul indicat mai sus, vedem că contorul poate fi construit ca un lanț de declanșatoare de numărare incluse secvențial. Rețineți, apropo, că, conform GOST, intrările elementelor sunt descrise în stânga, iar ieșirile în dreapta. Respectarea acestei reguli duce la faptul că în numărul conținut în contor, cifrele inferioare sunt situate în stânga celor mai vechi.

Contoare binare cu transport paralel și codificare adiacentă

Schemele de contoare binare secvenţiale sunt considerate mai sus, adică astfel de contoare în care, atunci când starea unui anumit declanşator se schimbă, următorul declanşator este excitat, iar declanşatorii îşi schimbă stările nu simultan, ci secvenţial. Dacă în această situație n declanșatori trebuie să își schimbe stările, atunci vor fi necesare n intervale de timp pentru a finaliza acest proces, corespunzătoare timpului de schimbare a stării fiecăruia dintre declanșatori. Această natură secvențială a funcționării este cauza a două dezavantaje ale unui contor serial: o rată de numărare mai mică în comparație cu contoarele paralele și posibilitatea apariției unor semnale false la ieșirea circuitului. În contoarele paralele, semnalele de ceas sunt trimise simultan către toate bistabilele.

Natura secvențială a tranzițiilor de declanșare a contorului este o sursă de semnale false la ieșirile sale. De exemplu, într-un numărător de patru biți care numără într-un cod binar convențional de patru biți cu „greutăți” biților 8-4-2-1, la trecerea de la o stare la alta, următoarea secvență de stări va apărea la ieșire :

Aceasta înseamnă că în timpul trecerii de la starea 7 la starea 8, codurile corespunzătoare stărilor 6 vor apărea la intrările contor pentru o perioadă scurtă de timp; patru; 0. Schimbarea acestor stări intermediare poate provoca funcționarea falsă a altor circuite logice, de exemplu, dacă un decodor este conectat la un astfel de contor , atunci stările active pot apărea pentru scurt timp la ieșirile sale 0, 4, 6, care pot schimba în mod fals stările de alte declanșatoare conectate la ele la intrări - acest fenomen nedorit se numește curse logice sau curse de semnal. Cursele pot fi eliminate prin utilizarea contoarelor cu codare de stare învecinată sau anti-curse, de exemplu, numărând în codul Gri reflexiv .

Pentru a reduce timpul proceselor tranzitorii , este posibilă implementarea contorului în varianta cu furnizarea de impulsuri de numărare de intrare simultan la toate declanșatoarele. În acest caz, obținem un contor cu transfer paralel.

Conform schemelor de contoare cu transfer paralel, se construiesc contoare, întârzierea de comutare a unui declanșator în care este proporțională cu perioada impulsurilor numărate.

Exemplu . Dacă întârzierea de comutare a unui declanșator este de 30 ns, atunci când se construiește un contor conform schemei cu transfer secvențial de mai mult de patru biți, care funcționează într-un cod binar convențional, cu o perioadă de numărare a impulsurilor de 120 ns și mai jos, contorizarea eșecurilor va începe, transferul nu are timp să se propage prin lanțul de declanșatoare înainte de sosirea următorului impuls de numărare.

În contoarele cu transfer paralel, semnalele sunt trimise către intrările de informații ale declanșatorilor, care sunt o funcție logică a stării contorului și determină declanșatorii specifici care ar trebui să își schimbe starea la un anumit impuls de intrare. Principiul de pornire este următorul: flip-flop-ul își schimbă starea la trecerea următorului impuls de sincronizare, dacă toate bistabilele anterioare erau în starea unei unități logice.

Contoarele paralele au o performanță mai mare în comparație cu cele seriale, deoarece funcția logică din starea curentă a contorului și impulsul de numărare este trimisă la intrările de comutare ale tuturor declanșatorilor simultan.

Numătoarele sincrone cu transfer paralel au viteza maximă, a cărei structură o vom găsi euristic luând în considerare procesele de adunare a unuia la numerele binare și de scădere din ele.

Contoare de transfer serial-paralel

În legătură cu restricțiile privind construcția de contoare cu transfer paralel de o capacitate mare, contoarele cu structură de grup sau contoarele cu transfer serial-paralel sunt utilizate pe scară largă. Cifrele unor astfel de contoare sunt împărțite în grupuri, în cadrul cărora este organizat principiul transferului paralel. Grupurile în sine sunt conectate secvențial folosind conjunctori care formează un transfer la grupul următor cu o singură stare a tuturor declanșatorilor anterioare. Dacă starea tuturor declanșatoarelor grupului este unică, sosirea următorului semnal de intrare va crea un transfer din acest grup. Această situație pregătește conjunctorul inter-grup să transmită semnalul de intrare direct grupului următor.

În cel mai rău caz pentru performanță, când transportul trece prin toate grupurile și intră în intrarea ultimului,

t SET = t • (ĺ - 1) + t GR ,

unde ĺ este numărul de grupuri, t GR  este momentul stabilirii codului în grup.

În seria dezvoltată de CI, există de obicei 5 ... 10 variante de contoare binare, realizate sub formă de grupuri (secțiuni) de patru cifre. Cascadarea secțiunilor poate fi realizată prin comutarea lor în serie de-a lungul lanțurilor de transfer, organizând transferuri paralel-seriale, sau pentru contoare mai complexe cu două intrări suplimentare de control pentru activarea numărării și activarea transferului prin organizarea transferurilor paralele atât în ​​grupuri, cât și între ele.

O caracteristică a contoarelor binare de tip sincron este prezența situațiilor cu comutarea simultană a tuturor cifrelor sale (de exemplu, pentru un contor de însumare la trecerea de la combinația de coduri 11 ... 1 la combinația 00 ... 0 când contorul depășește iar un semnal de transfer este generat). Comutarea simultană a mai multor declanșatoare creează un impuls de curent semnificativ în circuitele de alimentare ale unității de control și poate duce la o defecțiune a funcționării acestora. Prin urmare, în materialele de ghidare privind utilizarea unor LSI/VLSI de logică programabilă, în special, există o limitare a capacității contoarelor binare cu o valoare dată k (de exemplu, 16). Dacă este necesară utilizarea unui contor cu o capacitate mai mare, se recomandă trecerea la codul Gray, pentru care trecerile de la o combinație de coduri la alta sunt însoțite de comutarea unui singur bit. Adevărat, pentru a obține un rezultat de numărare în cod binar, va trebui să utilizați un convertor de cod suplimentar, dar acesta este un preț de plătit pentru a scăpa de impulsurile de curent de mare intensitate din circuitele de alimentare.

Vezi și

• Decatron
• Divizor de frecventa
• Temporizator
• Contor electronic de impulsuri
• Sumator

Note

1. ↑ Galkin A. S., Gribok V. P., Kazakov V. M. . Contor inel pe elemente logice potențiale , ternar codificat binar/AC SU1466009 . Arhivat din original pe 15 februarie 2017. Preluat la 16 iunie 2010.
2. ↑ Contoare. Contor Johnson. . Consultat la 24 iunie 2009. Arhivat din original pe 22 septembrie 2008. (nedefinit)

Link -uri

• Contoare de impulsuri și divizoare de frecvență
• Metoda de sinteză a contoarelor binare de însumare sincronă
• Metoda de sinteză a contoarelor binare străctive sincrone

Microcontrolere
Arhitectură	8 biți MCS-51 MCS-48 PIC AVR Z8 H8 COP8 68HC08 68HC11 pe 16 biți MSP430 MCS-96 MCS-296 PIC24 MAXQ Nios 68HC12 68HC16 CR16/C pe 32 de biți RISC-V BRAŢ MIPS AVR32 PIC32 683XX M32R superh Nios II Am29000 LatticeMico32 MPC5xx PowerQUICC Elice de paralaxă
Producătorii	Dispozitive analogice Atmel Silaburi Freescale Fujitsu Holtek Hynix Infineon Intel Microcip Maxim Nuvoton NXP Semiconductors Paralaxă Renesas STMicroelectronics Texas Instruments Toshiba Ubicom Zilog Chiparos Integral Milanr
Componente	Inregistreaza-te CPU SRAM EEPROM Memorie flash Rezonator cu cuarț Oscilator de cristal generator RC Cadru
Periferie	Temporizator ADC DAC Comparator Controler PWM Tejghea LCD senzor de temperatura Timer Watchdog
Interfețe	POATE SA UART USB SPI I²C ethernet 1 fir
OS	FreeRTOS μClinux BerTOS ChibiOS/RT eCos RTEMS Unison MicroC/OS-II Nucleu Contiki
Programare	JTAG C2 programator MPLAB AVR Studio MCStudio