Цифровые устройства и микропроцессоры: Учебное пособие, страница 36

                  R – вход установки  всех разрядов счетчика в нуль.

Счетчики выполняются в виде отдельных микросхем. Например, четырёхразрядный двоичный   реверсивный счетчик    К155ИЕ7 (рис. 5.30)

Рисунок 5.30 – Пример микросхемы счётчика

На этой схеме:   C1,C2 – синхровходы (C1-для работы на сложение, C2-для работы на вычитание), A1,A2,A3,A4  - входы для  начальной  записи информации в счетчик,  R-сброс всех разрядов счетчика в ноль, L-управление режимом.  При  L=0 запись информации по входам  А. При L=1 выполняется   счет. Р1-выход переноса при работе на сложение, Р2-выход единицы  заёма  при  работе на вычитание.

Счётчик выполнен на RST-триггерах. Выходы Р1 и Р2 служат для наращивания разрядности счётчика.

Различные области использования счетчиков требуют различных  модулей счета  не  кратных , например, в часах (7,10,12,24,30,60 и др.),  то есть это счетчики с произвольным модулем счета  К.

      Построить такие счётчики можно тремя способами.

1) Использование  стандартного  двоичного  счетчика   с    модулем  М =  большим,  чем требуемый модуль  К.

Допустим,  нам нужен счетчик с модулем 17. Тогда требуется  пятиразрядный двоичный счетчик (n =5).

        .   На выход  подключаем конъюнктор (рис. 5.31).

Рисунок 5.31 – Счётчик с произвольным модулем счёта

Когда  код на  счётчике будет равен К = 10001, то на выходе конъюнктора появляется единица, которая запускает схему гашения. Длительность импульса схемы гашения должна быть достаточной для надёжного сброса всех триггеров счётчика, иначе код на счётчике будет неправильным. Для другого модуля К,  конъюнктор будет другим (рис. 5.32)

Рисунок 5.32 – Конъюнктор для счётчика

Схема гашения выполняется на RS – триггере, как это показано на рис. 5.33

                                    

Рисунок 5.33 – Схема гашения на RS - триггере

Сигнал на входе R счётчика будет действовать в течение одного периода счётных импульсов.

Достоинства:  используется стандартный счётчик; естественный ход нарастания кода на счетчике.

Недостаток: требуется схема гашения. Невозможность изменения  модуля счета без переделки схемы.

2) Использование стандартного счетчика с  > К,   в который загружают начальное число (исходный код) и работают  либо  на  сложение до естественного переполнения счётчика,  либо на вычитание до обнуления счётчика (рис. 5.34), после этого в  счетчик  снова  загружается исходный код.

Рисунок 5.34 – Второй способ построения счётчика

Достоинства этого способа:  использование  штатной  цепи  переноса; легко  программировать модуль и изменять его в процессе работы.

Недостатки:  начало счета соответствует некоторому числу,  поэтому нет естественного  изменения  кода; необходима схема загрузки.

3)  Прямой синтез счетчика на триггерах заданных типов.

Этот способ используется  в специальной аппаратуре, а также  для  построения устройств управления операционными элементами, где счётчики вырабатывают управляющие сигналы микроопераций.

5.3.3  Арифметико – логические  устройства

Арифметико-логические устройства (АЛУ) служат для выполнения  арифметических и логических  операций над словами, называемых операндами.

АЛУ современных вычислительных машин выполняют такие группы операций:

     - двоичная арифметика с фиксированной запятой;

     - двоичная арифметика с плавающей запятой;

     - десятичная арифметика;

     - логические  операции;

     - специальная арифметика (нормализация чисел, сдвиги и др.);

     - операции над алфавитно–цифровыми полями.

Мини, микро ЭВМ и микропроцессоры все операции выполняют в двоичной системе счисления над числами с фиксированной запятой. Другие группы операций выполняются, как правило, программным способом, то есть с использованием специальных подпрограмм.

По характеру использования элементов АЛУ делят на блочные и многофункциональные.  В блочных АЛУ,  каждая группа операций выполняется отдельным блоком, которые могут работать одновременно. Повышается быстродействие, но возрастают  и  затраты  оборудования.