4.5.     Счетчики и регистры

Устройства, содержащие несколько триггеров, состояние которых определяется числом поступивших на вход устройства импульсов, называют счетчиком. Различают суммирующий, вычитающий и реверсивный счетчики.

У суммирующего счетчика (рис. 4.25) выходное число, хранимое в счетчике, увеличивается при поступлении на его вход первого импульса. Если первый входной импульс уменьшает выходное число, то счетчик – вычитающий.

Реверсивный счетчик может переключаться из режима суммирования в режим вычитания и наоборот. Максимальное число состояний счетчика называют его модулем (М), причем М £ 2n, где n – число двоичных разрядов (триггеров) счетчика.

Таблица 4.2

Зависимость полученной информации на выходы триггера от количества поступивших на вход сигналов

N

Q0

Q1

Q2

0

0

0

0

1

1

0

0

2

0

1

0

3

1

1

0

4

0

0

1

5

1

0

1

6

0

1

1

7

1

1

1

8

0

0

0

Если счетные импульсы поступают одновременно на входы всех используемых триггеров, то счетчик называют параллельным. В последовательном счетчике (рис. 4.25) каждый последующий триггер управляется выходным сигналом предыдущего.

Наиболее часто используются последовательные двоичные счетчики. Схема такого трехразрядного счетчика на JK-триггерах приведена на рис. 4.25. На входы J и K триггеров подается логическая единица. В этом случае с приходом очередного синхроимпульса триггер будет каждый раз изменять свое состояние на противоположное. Выходные двоичные числа счетчика и число N поступивших на его вход импульсов приведены в таблице 4.2. Предполагается, что в исходном состоянии показания счетчика равны нулю. Таким образом, М-й импульс возвращает показания трехразрядного счетчика в исходное нулевое состояние.

Из анализа значений Q2 (табл. 4.2) следует, что счетчик можно использовать в качестве делителя частоты в М раз.

Обычно в счетчиках используют JK-триггеры с дополнительными R- и S-входами. Используя эти дополнительные входы и комбинационные схемы, можно осуществить начальную установку некоторого исходного заданного кода, а также осуществить сброс показаний счетчика при достижении другого заданного двоичного кода.

Счетчики широко используются в компьютерах для получения последовательности адресов команд, для деления частоты задающего кварцевого генератора, а вместе с дешифраторами – для генерации заданной последовательности логических сигналов и т.п.

Регистром называется совокупность триггеров, предназначенных для хранения двоичного слова. Обычно в регистрах дополнительно предусмотрены операции записи двоичного числа, его чтения, поразрядного сдвига и т.п. Схема простейшего регистра на трех D-триггерах приведена на рис. 4.26. Входы D-триггеров используются для подачи записываемого двоичного слова. Запись осуществляется при появлении синхронизирующего импульса. Информацию из регистра можно прочитать с выходов Q0, Q1, Q2. Так как ввод и вывод кода в этом регистре происходят параллельно, то такой регистр называют параллельным.

В последовательном регистре, называемом также сдвиговым регистром, вводимый код подается поразрядно, начиная со старшего разряда, на первый триггер регист

ра  (рис. 4.27). Синхронизирующий импульс поступает на все триггеры регистра одновременно.  При этом в каждом последующем триггере запоминается выходной сигнал от предыдущего триггера.

Если регистр содержит N триггеров, то для его заполнения нужно подать N синхроимпульсов.

Вывод хранимого кода можно производить или параллельно, или последовательно с выходного триггера регистра при подаче дополнительных синхроимпульсов. Регистры широко используются в компьютерах в качестве элементов памяти и при построении арифметико-логических устройств микропроцессоров.