script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Счетчик джонсона с модулем счета

Счетчик Джонсона

Это кольцевой счетчик, у которого одна из связей между триггерами сделана перекрестной, т.е. вход одного из триггеров соединен не с прямым, а с инверсным выходом предыдущего триггера (как в ленте Мёбиуса).

В отличие от предыдущего кольцевого счетчика в счетчике Джонсона по кольцу бежит волна единиц и нулей. Счетчик Джонсона тоже боится зацикливания ошибочных состояний, хотя и в меньшей степени, чем простой кольцевой счетчик. Для исправления ошибок, чтобы ошибка циркулировала в счетчике меньше половины кольца, в счетчик введены Л.Э. ИЛИ и И, которые обеспечивают возвращение счетчика к правильной работе. По каждому фронту переключается только один триггер →P↓, помехи ↓.

В отличие от предыдущего кольцевого счетчика чтобы получить унитарный код на выходах счетчик Джонсона, должен иметь в своем составе дешифратор. Каждый i-й элемент И такого линейного дешифратора имеет только 2 входа, один из которых подключен к инверсному выходу i-го триггера, а второй – к прямому выходу i-1 триггера (для двоичного счетчика такой дешифратор состоял бы из четырех входовых Л.Э. И).

Такой счетчик на 5 триггерах с полным линейным дешифратором на 10 выходов К561ИЕ8. Счетчик Джонсона на 4 тр. С дешифратором на 8-561ИЕ9.

Называют пересчетную схему из сдвигающего регистра при введении в него обратных связей через сумматоры по модулю 2.

Пока на вход схемы не подается лог.1 и все триггеры в нулевом состоянии счетчик не реагирует на синхроимпульсы.

При подаче на вход 1 счетчик по очередному синхроимпульсу переходит в состояние 100 и далее, при нулевом входном сигнале, в каждый такт происходит смена состояний триггеров по некоторому закону.

Счетчик входит в цикл и генерирует последовательность состояний в соответствии с таблицей переключений длинной 7 тактов. Порядок смены нулей и единиц в последовательности и ее длина зависит от числа триггеров и того, между какими разрядами заведены обратные связи.

Для этого примера номера выходов, подключенных к обратной связи 3,1.

После окончания одной последовательности счетчик начинает генерировать вторую такую же, третью и т.д. до тех пор пока его триггеры не будут сброшены в ноль (на схеме цепь сбора не показана).

Некоторые обратные связи, как и в данном примере, обеспечивают формирование счетчиком из n триггеров последовательность максимальной длины, М-последовательность длиной 2 n -1 тактов.

Разрядность
Номера обратных связей 3,1 4,3 5,4, 3,2 6,5 7,3, 2,1 8,4, 3,2, 9,8, 7,6, 5,1 10,3 3,5, 6,12 16, 12,9, 20,3 6,8, 10,11
Длина последов.

Регистровая память (регистровые файлы)

Микросхемы регистровой памяти обычно содержат несколько регистров. Данная имеет 4 регистра.

DI – DATA INPUT – входы данных

WA – WRITE ADRESS – адрес записи

WE – WRITE ENABLE – разрешение записи

RA – READ ADRESS – адрес чтения

RE – READ ENABLE – разрешение чтения

DO – DATA OUTPUT – выходы данных

Такие микросхемы называются регистровыми файлами. Их отличительная особенность – отдельная адресация для записи и отдельная для чтения. Благодаря этому можно одновременно производить запись по одному адресу и чтение данных – по другому адресу.

Читайте также:  Наказание за сломанный электросчетчик

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ)

Обозначаются RAM – RANDOM ACCESS MEMORY – ЗУПВ. Отличаются от регистровых файлов тем, что адресация данных при записи и при чтении производится по одним и тем же входам, т.е. здесь уже невозможно одновременно записывать по одному адресу и считывать данные по другому адресу.

Источник

Кольцевой счетчик Джонсона

Мы уже затрагивали счетчики в нашей предыдущей теме, и хотим остановиться на них поподробнее.

Eсли мы подадим последовательный сигнал с выхода обычного регистра сдвига на его вход, то мы получим так называемый кольцевой счетчик.

Приведенный выше пример кольцевого счетчика задан так, что ровно один информационный бит в регистре устанавливается в логическую «1», а все остальные биты сбрасываются в «0». Для достижения этого сигнал «clear» сначала подается на все триггеры для сброса их выходов до низкого логического уровня (0), а затем импульс «preset» подается на вход первого триггера, но до применения тактовых импульсов, чтобы поместить логическое значение «1» в цепочку счетчика.

Таким образом, при каждом последующем тактовом импульсе счетчик снова и снова передает один и тот же бит данных между четырьмя триггерами по «кольцу» каждый четвертый тактовый цикл. Но для того, чтобы правильно повернуть данные вокруг счетчика, нам сначала нужно «загрузить» счетчик подходящим шаблоном данных, поскольку весь логический вывод «0» или весь логический вывод «1» для каждого тактового цикла сделает счетчик кольца недействительным.

Этот тип перемещения данных называется «вращением» (rotation), и, как и предыдущем регистре сдвига, эффект перемещения битов данных слева направо через кольцевой счетчик может быть представлен графически следующим образом вместе с его временной шкалой

Поскольку приведенный выше пример кольцевого счетчика имеет четыре отдельных состояния, он также известен как счетчик «module-4» или «mod-4», причем каждый выход триггера имеет значение частоты, равное одной четверти (1/4) от основной тактовой частоты.

Основной параметр счетчика — модуль счета. Это максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком. Так кольцевому счетчику «Mod-n» потребуется количество «n» триггеров, соединенных вместе, для передачи одного бита данных, обеспечивая «n» различных состояний выхода.

Например, для счетчика колец mod-8 требуется восемь триггеров, а для счетчика mod-16 — шестнадцать триггеров. Однако, как в нашем примере выше, используются только четыре из шестнадцати возможных состояний, что делает обычные кольцевые счетчики очень неэффективными, а еще им надо задавать начальное состояние.

Кольцевой счетчик Джонсона или Либау-Крейга

Кто все эти люди мне выяснить так не удалось.. но скорее всего в это был Харвик Джонсон, один из инженеров фирмы RCA (США), который считается одним из отцов современных интегральных микросхем.

Схема счетчика Джонсона почти идентична обычному кольцевому счетчику, но имеет одно существенное отличие: на вход первого триггера подается сигнал с инверсного выхода.

Эта инверсия выхода Q перед возвращением на вход D заставляет счетчик считать иначе. Вместо того, чтобы считать через фиксированный набор модулей, как нормальный кольцевой счетчик, и повторять эту последовательность, счетчик Джонсона считает в прямом и затем в обратном направлении.

Читайте также:  Квартплата инфо показания счетчиков вцкп

Получается, что 4х-битный кольцевой счетчик Джонсона пропускает блок из четырех логических «0» и затем четырех логических «1», получая, таким образом, 8-битную схему. Поскольку инвертированный выход Q подключен к входу D, эта 8-битная модель непрерывно повторяется.

Помимо подсчета или или циклического вращения данных вокруг в непрерывном цикле, кольцевые счетчики также могут использоваться для обнаружения или распознавания различных шаблонов или числовых значений в наборе данных. Подключив простые логические вентили, такие как И или ИЛИ, на выходы триггеров схемы можно обнаруживать определенные числа или значения.

Стандартные 2-х, 3-х или 4-х ступенчатые кольцевые счетчики Джонсона также можно использовать для разделения тактовой частоты путем изменения их каналов обратной связи.

Например, трехступенчатый счетчик Джонсона можно использовать в качестве трехфазного генератора с фазовым сдвигом на 120 градусов, подключив нагрузку к выходам данных A, B и NOT-B.

Другие комбинации, такие как меньшая двухступенчатая схема, также известная, как «квадратурный» синусоидальный генератор или генератор, могут использоваться для создания четырех отдельных выходов, каждый на 90 градусов «противофазный» относительно друг с другом, чтобы получить 4-фазный сигнал синхронизации, как показано ниже.

Поскольку четыре выхода, от A до D, смещены по фазе на 90% относительно друг друга, они могут использоваться с дополнительными цепями для управления двухфазным шаговым двигателем с полным управлением шагом или возможностью вращения двигателя в определенном месте, так как показано ниже.

Пожалуй на этом я закончу рассказ о счетчиках Джонсона, и пойду готовить материал по дешифраторам. Уверяю вас, они вам понравятся!

Источник



Счетчик Джонсона в цифровой логике

Счетчик Джонсона, также известный как счетчик ползучести, является примером синхронного счетчика. В счетчике Джонсона дополняемый выход последнего триггера соединен с входом первого триггера, и для реализации n-битного счетчика Джонсона нам требуется n триггера. Это один из наиболее важных типов счетчика регистра сдвига. Он формируется обратной связью выхода с его собственным входом. Счетчик Джонсона представляет собой кольцо с инверсией. Другое имя счетчика Джонсона: счетчик ползучести, счетчик витых колец, счетчик ходьбы, подвижный счетчик и счетчик хвостовых переключателей.

Total number of used and unused states in n-bit Johnson counter:
number of used states=2n
number of unused states=2 n – 2*n

Пример:
Если n = 4
4-битный счетчик Джонсона

Сначала предположим, что все триггеры сброшены.

Таблица правды:

где,
CP — это тактовый импульс и
Q1, Q2, Q3, Q4 — состояния.

Вопрос: Определите общее количество использованных и неиспользованных состояний в 4-битном счетчике Джонсона.

Ответ: Общее количество использованных состояний = 2 * n
= 2 * 4
= 8
Общее количество неиспользованных состояний = 2 n — 2 * n
= 2 4 -2 * 4
= 8
У всего есть свои преимущества и недостатки.
Преимущества счетчика Джонсона:

  • Счетчик Джонсона имеет такое же количество триггеров, но он может считать в два раза больше состояний, которые может рассчитывать счетчик колец.
  • Это может быть реализовано с использованием D и JK триггера.
  • Счетчик кольца Джонсона используется для подсчета данных в непрерывном цикле.
  • Счетчик Джонсона является схемой самокодирования.
Читайте также:  Счетчик газа правый боковой

Недостатки счетчика Джонсона:

  • Счетчик Джонсона не учитывается в двоичной последовательности.
  • В счетчике Джонсона больше неиспользованных штатов, чем количество используемых штатов.
  • Количество необходимых триггеров составляет половину от количества сигналов синхронизации.
  • Это может быть построено для любого количества временной последовательности.

Приложения счетчика Джонсона:

  • Счетчик Джонсона используется в качестве синхронного счетчика декад или делителя.
  • Он используется в аппаратной логике для создания сложной машины конечных состояний. пример: ASIC и FPGA дизайн.
  • Трехступенчатый счетчик Джонсона используется в качестве трехфазного генератора прямоугольных волн, который выдает 1200-фазный сдвиг.
  • Он используется для деления частоты тактового сигнала путем изменения их обратной связи.

Источник

Счётчики Джонсона

К особому классу относятся счѐтчики, строящиеся на основе регистров сдвига. Для построения таких счѐтчиков необходимо использовать специальное кодирование их внутренних состояний.

Счетчики, задаваемые периодической кодовой последовательностью, состоящей из подряд идущих символов 0 и 1, называются счѐтчиками Джонсона.

Составим таблицу истинности для текущих и последующих состояний выходов триггеров счѐтчика Джонсона (табл. 6), записывая только те комбинации, которые удовлетворяют его определению.

Естественно, что все остальные комбинации четырѐхразрядных двоичных чисел для таких счѐтчиков существовать не могут и, следовательно, отвечают критерию – «неопределѐнные условия».

Поскольку регистры сдвига строятся на основе синхронных Dтриггеров, имеющих функцию возбуждения D = Q+, то для определения состояний входов D можно воспользоваться диаграммами

Из диаграммы Вейча видно, что Q0

D0 Q3 . Аналогичным

образом можно получить D1 = Q0; D2 = Q1; D3 = Q2.

На основе этих выражений можно построить схему счѐтчика, который реализуется как сдвиговый регистр с перекрѐстной обратной связью.

Рис. 8. Сдвиговый регистр с перекрестной обратной связью

Работу счѐтчика Джонсона можно проанализировать при помощи временной диаграммы.

Рис. 9. Временная диаграмма счетчика Джонсона

Как видно, в первые четыре такта счѐтчик как бы заполняется

«единицами», а в следующие четыре такта заполняется «нулями».

В таком счѐтчике (как и в счѐтчике, работающем в коде Грея) в каждый момент времени изменяется выходной сигнал только одного триггера, что гарантирует отсутствие ложных значений на его выходах. Кроме того, для счѐтчика Джонсона легко реализуется дешифратор внутренних состояний, для которого требуются логические элементы «И» только с двумя входами. Это обстоятельство позволяет легко реализовывать в одном корпусе микросхемы счѐтчик, совмещѐнный с дешифратором, что делает возможным строить делители частоты на любой коэффициент.

Недостаток счѐтчиков Джонсона явствует из временной диаграммы. Если обычный двоичный счѐтчик построенный из четырѐх триггеров имеет модуль счѐта 16, то счѐтчик Джонсона из четырѐх триггеров имеет модуль счѐта 8.

Примерами микросхем, реализующих счѐтчик Джонсона, являются микросхемы 561ИЕ8 – счѐтчик по mod10 с полным дешифратором внутренних состояний; 561ИЕ9 счѐтчик по mod8 с полным дешифратором внутренних состояний; 561ИЕ19 – счѐтчик с переключаемым модулем пересчѐта и входами предустановки.

Материал взят из книги Логические автоматы. Типовые последовательностные схемы (А.В. Илюхин)

Источник