Wstęp.

Liczniki są grupą układów logicznych (sekwencyjnych) służących do liczenia impulsów i pamiętania ich liczby. Na rysunku przedstawiającym symbol licznika, należy zaznaczyć wejście impulsów zliczanych, wejście ustawiające stan początkowy, oraz wyjścia. Na podstawie stanu wyjść można stwierdzić, ile impulsów pojawiło się na wejściu układu od chwili, kiedy licznik był ostatnio w stanie początkowym. Każdy licznik ma określoną pojemność, tzn. może zliczyć określoną liczbę impulsów; odpowiada to liczbie stanów układu.

W zależności od tego, w jaki sposób działa licznik po dojściu do ostatniego stanu, wyróżnia się:

- liczniki do S, które po dojściu do stanu S przestają zliczać impulsy. Wznowienie zliczania

nastąpi po podaniu impulsu ustawiającego stan początkowy licznika

- liczniki modulo S (mod S), które po dojściu do ostatniego stanu pod wpływem następnego impulsu przechodzą automatycznie do stanu początkowego są one najczęściej stosowane.

Niektóre liczniki modulo S mają dodatkowe wyjście, na którym pojawia się impuls-1na S impulsów wyjściowych - o czasie trwania impulsu zegarowego, a kończy się w chwili ponownego przyjmowania przez licznik stanu począt­kowego. Sygnał z tego wyjścia nazywa się sygnałem przeniesienia. Służy on dołączenia liczników małej pojemności w celu uzyskania licznika o większej pojemności. Sygnał przeniesienia zapewnia zmniejszenie czasu opóźnienia ustalenia się stanu liczników. Liczniki modulo S w takiej wersji nazywa się dzielnikami liczb (ewentualnie częstotliwości) impulsów przez S.

Licznik jest zbudowany z przerzutników (służących jako elementy pamiętające) i układu kombinacyjnego zapewniającego takie ich sterowanie, aby pod wpływem impulsu wejściowego przeszły do kolejnego stanu działania. Każdemu stanowi licznika odpowiada jedna, ściśle określona kombinacja stanów przerzutnika. Jeden przerzutnik może być w dwu stanach, dwa przerzutniki mogą dać kombinację 2*2=22=4 stanów, a n przerzutników może opisać 2n stanów. Dlatego do utworzenia licznika o S stanach potrzeba k przerzutników 2kႳ S Ⴓ2k-1.

Najprostszym licznikiem jest tzw. dwójka licząca. Jest to przerzutnik JK, którego wejścia J i K przyłączono na stałe do źródła napięcia o wartości odpowiadającej poziomowi 1. Tym sposobem, każde pojawienie się impulsu wejściowego wywoła na wyjściu zmianę stanu przerzutnika. Uzyskuje się więc przebieg o dwukrotnie mniejszej liczbie i częstotliwości impulsów w stosunku do przebiegu wejściowego jest to licznik modulo 2.

W praktycznych zastosowaniach potrzebne są jednak liczniki o znacznie większej pojemności. Aby uzyskać żądaną pojemność licznika, należy połączyć odpowiednią liczbę dwójek liczących. Sposób łączenia przerzutników jest związany ze sposobem oddziaływania zliczanych impulsów na ich stany. Z tego względu liczniki dzieli się na:

- asynchroniczne, w których impulsy wejściowe są podawane na jeden przerzutnik (w licznikach tych informacja na wyjściach przerzutników pojawia się w różnych chwilach czasowych);

- synchroniczne, w których impulsy wejściowe są podawane na wszystkie przerzutniki równocześnie (w licznikach tych informacja na wyjściach przerzutników pojawia się w tej samej chwili czasowej);

• asynchroniczno-synchroniczne, stanowiące połączenie liczników asynchronicznych i synchronicznych.

Liczniki asynchroniczne

Najprostszym licznikiem asynchronicznym jest układ szeregowo połączonych dwójek liczących — licznik modulo 2” (gdzie n — liczba dwójek liczących). Schemat licznika modulo 8, stanowiącego połączenie trzech dwójek liczących przedstawiono na poniższym rysunku wraz z przebiegami czasowymi w charakterystycznych punktach tego licznika. Załóżmy, że na początku licznik był w stanie O. Każdej kombinacji sygnałów wyjściowych A, B, C przypisuje się inny stan licznika (O 7). Na wyjściu C, będącym wyjściem dzielnika przez 8, pojawia się jeden impuls na osiem impulsów wejściowych. Wyjście B stanowi wyjście dzielnika przez 4, a wyjście A — dzielnika przez 2.

Jak widać, synteza licznika modulo 2n nie jest kłopotliwa. Problem pojawia się wówczas, gdy chcemy utworzyć licznik modulo S, a S nie jest równe 2n. Można go rozwiązać dwoma sposobami.

Pierwszy sposób polega na utworzeniu licznika o większej liczbie stanów S” takiej, że S” = 2n, ale jednocześnie S > 2n-1. Do takiego licznika dołącza się dekoder stanu S. Jeżeli sygnał wyjściowy z dekodera i impuls wejściowy podamy na bramkę połączoną ze wszystkimi asynchronicznymi wejściami zerującymi licznika, to układ wejdzie (przejściowo) w stan S, a po zdekodowaniu go przejdzie (w wyniku asynchronicznego zerowania) do stanu 0.

Liczniki synchroniczne.

Liczniki synchroniczne są budowane z przerzutników synchronicznych: SR, JK, T lub D. Efekt sumowania czasów propagacji poszczególnych przerzutników nie występuje w takim stopniu w liczniku równoległym jak w liczniku szeregowym. Zmiany stanów poszczególnych przerzutników odbywają się jednocześnie w takt impulsów zegarowych X wprowadzanych równolegle na każdy z przerzutników. Wartości zmiennej wyjściowej Qi określają wartości zmiennych informacyjnych (wejściowych) synchronicznych, określanych przez kombinacyjny układ programujący (UP). Schemat blokowy licznika synchronicznego przedstawiony jest na rysunku.

Jak widać układ tworzą jak gdyby niezależne przerzutniki, gdzie kwestia starszeństwa pozycji jest zupełnie dowolna. Przejście licznika z jednego stanu do drugiego odbywa się na podstawie zadanych wzbudzeń zmiennych informacyjnych. Przy projektowaniu liczników synchronicznych tablice wzbudzeń przerzutników należy czytać jak gdyby w drugą stronę. Zadane są przejścia przerzutników, bo zadany jest program pracy licznika, natomiast należy ustalić wzbudzenia przerzutników dla zapewnienia tych przejść.

---