1. WSTĘP TEORETYCZNY

Licznik jest to układ cyfrowy sekwencyjny, służący do zliczania i pamiętania liczby impulsów zero- jedynkowych podawanych na jego wejście zliczające. Oprócz wejścia dla impulsów zliczanych, licznik ma zazwyczaj wejście ustawiające jego stan początkowy (zerujące-r, ustawiające-s). Ustawianie wszystkich przerzutników, z których jest zbudowany licznik, w stan 0 nazywa się zerowaniem licznika.

Liczniki dodające(zliczające w przód, zliczające w górę) po każdym impulsie wejściowym zwiększają liczbę pamiętaną w liczniku o jeden. Natomiast liczniki odejmujące (zliczające w tył, zliczające w dół zmniejszają o jeden zawartość licznika. W przypadku konieczności dodawania i odejmowania impulsów w jednym liczniku, są używane liczniki rewersyjne (dwukierunkowe).

Podstawowym elementem licznika jest przerzutnik asynchroniczny. Liczniki są budowane w ten sposób, że wyjście przerzutnika Q jest jednocześnie wyjściem licznika. Liczba wyjść licznika jest równa liczbie przerzutników i określana mianem długości licznika. Określona kombinacja stanów przerzutników, z których zbudowano licznik jest nazwana stanem licznika. Jeżeli licznik zbudowano z n przerzutników, to maksymalna liczba stanów licznika wynosi N_max= 2ⁿ. Rzeczywista liczba stanów licznika musi więc spełniać nierówność N≤2ⁿ. Liczba N jest nazywana pojemnością licznika.

Z punktu widzenia sposobu wprowadzania impulsów zliczanych liczniki można podzielić na:

• szeregowe, zwane inaczej asynchronicznymi,

• równoległe, zwane synchronicznymi.

Liczniki szeregowe buduje się z przerzutników asynchronicznych, najczęściej typu t. Impulsy zliczane są wprowadzane na pierwszy przerzutnik, wyzwalanie przerzutnika następnego odbywa się przez zmianę wartości wyjść przerzutnika poprzedniego. Schemat blokowy takiego licznika przedstawia rys.1.

Jeśli licznik pszechodzi przez wszystkie stany cykliczne (tzn. po przejściu N stanów cykl jest powtarzany), to licznik taki nazywamy licznikiem modulo N (wykorzystuje swoją pełną pojemność. Istnieje możliwość zmiany tej pojemności (zmniejszenie) przez odpowiednie wykorzystanie wejść asynchronicznych (s, r). Zmiana pojemności licznika szeregowego może odbywać się w następujący sposób:

• przez skrócenie cyklu pracy przy zerowym warunku początkowym,

• przez zmianę warunku początkowego,

• przez opuszczenie wybranych stanów wewnętrznych licznika, układ z tzw. przyspieszonym cyklem pracy.

Rys.1.Schemat blokowy licznika szeregowego (asynchronicznego).

A-zmienne programujące pojemność licznika, LSZ-logiczne sprzężenie

zwrotne, X- wejście impulsów zliczanych.

Liczniki równoległe buduje się z przerzutników synchronicznych: SR, JK, T, D. Zmiany stanów poszczególnych przerzutników odbywają się jednocześnie w takt impulsów zegarowych X wprowadzonych równolegle na każdy z przerzutników. Wartość zmiennej wyjściowej określają wartości zmiennych informacyjnych (wejściowych) synchronicznych, określanych przez kombinacyjny układ programujący (UP). Schemat blokowy licznika synchronicznego przedstawia rys.2.

Rys.2.Schemat blokowy licznika równoległego (synchronicznego).

A-zmienne programujące sposób pracy, UP-układ programujący, X-wejście

impulsów zliczanych.

Przy projektowaniu liczników synchronicznych zadane są przejścia przerzutników, natomiast należy ustalić wzbudzenia przerzutników dla zapewnienia tych przejść. Tablice wzbudzeń dla przerzutników synchronicznych przedstawia rys.3.

Qi^t→Qi^t+1	T^t	J^t K^t	D^t	S^t R^t
0 → 0 0 → 1 1 → 0 1 → 1	0 1 1 0	0 − 1 − − 1 − 0	0 1 0 1	0 − 1 0 0 1 − 0

Rys.3.Tablica wzbudzeń przerzutników synchronicznych.

II. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Zadanie 1: Zaprojektować licznik szeregowy liczący w przód od 6 do 13.

Tabela 1.

Tablica stanów licznika.

X	Q3	Q2	Q1	Q0
6	0	1	1	0
7	0	1	1	1
8	1	0	0	0
9	1	0	0	1
10	1	0	1	0
11	1	0	1	1
12	1	1	0	0
13	1	1	0	1
14	1	1	1	0

Rys.4.Schemat licznika szeregowego liczącego w przód od 6 do 13.

X-impuls zliczany,Q₀Q₁Q₂Q₃ -wyjścia licznika, P-linia wpisywania stanu

początkowego.

Zadanie 2: Zaprojektować licznik równoległy w oparciu o przerzutnik typu „D”

realizujący podaną sekwencję.

Tabela 2.

Tablica wzbudzeń licznika synchronicznego.

Q4	Q3	Q2	Q1	D4	D3	D2	D1
0	1	0	1	1	0	0	0
1	0	0	0	1	0	1	0
1	0	1	0	0	1	1	1
0	1	1	1	1	0	0	1
1	0	0	1	0	1	1	0
0	1	1	0	0	0	1	0
0	0	1	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	1	0	1

Siatki Karnaugha dla wejść poszczególnych przerzutników licznika równoległego:

Q2 Q1	00	01	11	10
Q4 Q3
00	0	-	-	0
01	-	1	1	0
11	-	-	-	-
10	1	0	-	0

Q2 Q1	00	01	11	10
Q4 Q3
00	1	-	-	0
01	-	0	0	0
11	-	-	-	-
10	0	1	-	1

Q2 Q1	00	01	11	10
Q4 Q3
00	0	-	-	0
01	-	0	0	1
11	-	-	-	-
10	1	1	-	1

Q2 Q1	00	01	11	10
Q4 Q3
00	1	-	-	0
01	-	0	1	0
11	-	-	-	-
10	0	0	-	1

Rys.5.Schemat licznika synchronicznego realizującego podaną sekwencję.

Q₁Q₂Q₃ Q₄- wyjścia licznika, X-impulsy zegarowe.

Zadanie 3: Podaj różnicę między licznikami równoległymi a szeregowymi.

W licznikach szeregowych impulsy zliczane są wprowadzane na pierwszy przerzutnik, wyzwalanie przerzutnika następnego odbywa się przez zmianę wartości wyjść przerzutnika poprzedniego. Natomiast w licznikach równoległych zmiany stanów poszczególnych przerzutników odbywają się jednocześnie w takt impulsów zegarowych X wprowadzonych równolegle na każdy z przerzutników. Wartość zmiennej wyjściowej określają wartości zmiennych informacyjnych synchronicznych, określanych przez kombinacyjny układ programujący.

Zalety licznika szeregowego: proste projektowanie, prosta konstrukcja.

Zalety licznika równoległego: dowolny kod liczenia, duża szybkość liczenia.

Wady licznika szeregowego: mała szybkość liczenia, ograniczenie kodów zliczania, pojawianie się fałszywych wartości Q_i w czasie działania logicznych sprzężeń zwrotnych licznika.

Wady licznika równoległego: złożone projektowanie, na ogół bardziej złożony schemat niż dla licznika szeregowego.

8

Powrót do warunku początkowego

J s Q

C

K r Q

J s Q

C

K r Q

J s Q

C

K r Q

J s Q

C

K r Q

Q₀

Q₁

Q₂

Q₃

X

P „0”

D₄=

D₃=

D₂=

D₁=

X

D Q

C

Q

D Q

C

Q

D Q

C

Q

D Q

C

Q

Q₁

Q₃

Q₄

Q₂

---