CONTADOR EN EL MICROCONTROLADOR

Muchos dispositivos técnicos y de automatización todavía tienen instalados contadores mecánicos. Cuentan el número de visitantes, los productos en la cinta transportadora, las vueltas de alambre en las máquinas bobinadoras, etc. Si falla, no es fácil encontrar un medidor mecánico de este tipo y es imposible repararlo debido a la falta de repuestos. Propongo reemplazar el contador mecánico por uno electrónico utilizando un microcontrolador PIC16F628A.

Un contador electrónico resulta demasiado complejo si está construido sobre microcircuitos de las series K176, K561. especialmente si se necesita una cuenta inversa. Pero es posible construir un contador con un solo chip: el microcontrolador universal PIC16F628A, que incluye una variedad de periféricos y capaz de resolver una amplia gama de problemas.

Hace poco una persona me pidió que hiciera un contador de pulsos de varios dígitos. me di por vencido Indicadores LED, ya que ocupan mucho espacio y consumen mucha energía. Por lo tanto, implementé el circuito en LCD. El contador del microcontrolador puede medir pulsos de entrada de hasta 15 dígitos. Los dos primeros dígitos están separados por un punto. No se utilizó EEPROM porque no era necesario recordar el estado del medidor. También hay una función de cuenta regresiva: inversa. Diagrama esquemático de un contador simple en un microcontrolador:

El contador está montado sobre dos placas de circuito impreso hechas de lámina de fibra de vidrio. El dibujo se muestra en la figura.

Una de las placas tiene un indicador LCD, la otra tiene 4 botones, un controlador y otras partes del medidor, a excepción de la fuente de alimentación. Descarga las placas y el diagrama de contadores en Formato de disposición, así como el firmware del microcontrolador, se pueden encontrar en el foro. Material proporcionado por Samopalkin.

vídeo del funcionamiento del dispositivo

El circuito está ensamblado en un microcontrolador PIC16F628A. Puede contar pulsos de entrada de 0 a 9999. Los pulsos se envían a la línea del puerto RA3 (nivel activo del botón SA1 bajo). Con cada pulso, las lecturas del indicador cambian en +1. Después del pulso 999, en el indicador se muestra 0 y se enciende el punto en el que comienza el segundo millar (el de la derecha en el diagrama), etc. Así, el conteo puede continuar hasta el valor 9999. Después de esto, el conteo se detiene. El botón SA3 (línea de puerto RA1) se utiliza para restablecer las lecturas a 0.

Circuito contador de pulsos con memoria en un microcontrolador.

Inicialmente, el circuito fue diseñado para funcionar con tres baterías AA. Por lo tanto, para ahorrar energía, el circuito incluye un botón de indicación para monitorear el estado del medidor SA2 (línea de puerto RA4). Si este botón no es necesario, sus contactos pueden sufrir un cortocircuito. En el circuito se pueden utilizar resistencias pull-up de 1k a 10k. Los bits de configuración INTRC I/O y PWRTE están establecidos. Cuando se apaga la alimentación, las lecturas del contador se guardan en la memoria del controlador. Cuando el indicador está apagado, el circuito permanece operativo cuando la energía se reduce a 3,5 voltios. La práctica ha demostrado que la carga de la batería dura casi una semana de uso continuo. operación del circuito s.

Placa de circuito impreso del medidor

Foto del mostrador

Esquema, firmware MK y placa de circuito impreso en formato S-layout en archivo (15kb).

Del administrador. Se pueden seleccionar resistencias R1-R3 con un valor de hasta 10K.

Contadores de impulsos eléctricos

Un contador es un dispositivo digital que cuenta el número de impulsos eléctricos. El factor de conversión del contador es igual al número mínimo de pulsos recibidos en la entrada del contador, después de lo cual los estados en la salida del contador comienzan a repetirse. Un contador se llama sumador si después de cada siguiente pulso el código digital en la salida del contador aumenta en uno. En un contador sustractivo, después de cada pulso en la entrada del contador, el código digital en la salida se reduce en uno. Los contadores en los que es posible pasar del modo suma al modo resta se denominan reversibles.

Se pueden preinstalar contadores. En tales contadores, la información de las entradas preestablecidas se transfiere a las salidas del contador. mediante una señal en una entrada preestablecida especial. Según su estructura, los contadores se dividen en serie, paralelo y serie paralelo. todos los dígitos del contador. Los contadores paralelos son más rápidos que los contadores en serie. Los contadores en serie paralela tienen alta velocidad y alto valor. cambio del factor de conversión.

Los contadores de impulsos eléctricos están disponibles en las series TTL y CMOS. Como ejemplo de contador TTL, considere el microcircuito K155IE5. Diagrama funcional El contador K155IE5 se muestra en la Figura 1.51,a, y su símbolo está encendido. diagramas de circuito en la Figura 1.51, b. El contador K155IE5 en realidad tiene dos contadores: con un factor de conversión de dos (entrada C0 y salida Q 0) y con un factor de conversión de ocho (entrada C1 y salidas Q 1, Q 2, Q 3). Se obtiene fácilmente un contador con un factor de conversión de dieciséis conectando la salida Q0 a la entrada C1 y aplicando pulsos a la entrada C0. El diagrama de tiempos del funcionamiento de dicho contador se muestra en la Figura 1.52.

La Figura 1.53 muestra diagramas de conexión que cambian el factor de conversión del medidor K155IE5. Las salidas del contador Q 0, Q 1, Q 2, Q 3 tienen respectivamente, coeficientes de ponderación 1, 2, 4, 8. Al conectar las salidas Q 1, Q 2 con entradas para poner el contador a cero, obtenemos un contador con un factor de conversión de seis (figura 1.53a). La Figura 1.53, b muestra el diagrama de conexión para obtener un factor de conversión de diez, y la Figura 1.53, c - doce. Sin embargo, en los circuitos que se muestran en las Figuras 1.53, a - c, no hay posibilidad de poner los contadores en el estado cero.

Las figuras 1.54, a, b muestran, respectivamente, contadores con factores de conversión seis y siete, en los que se proporciona una entrada para poner el contador en el estado cero. El análisis del funcionamiento de los circuitos que se muestran en las Figuras 1.53 - 1.54 muestra que para obtener un factor de conversión dado, aquellas salidas del contador cuyos coeficientes de ponderación suman el factor de conversión requerido se conectan a las entradas del elemento lógico Y.

La Tabla 1.3 muestra los estados en las salidas del contador con un factor de conversión de diez después de la llegada de cada pulso siguiente, y el contador se configuró previamente en el estado cero.

Veamos algunos de los contadores de la serie CMOS. La Figura 1.55 muestra el símbolo del microcircuito K561IE8: un contador decimal con decodificador. El microcircuito tiene una entrada para poner al estado cero R, una entrada para suministrar pulsos de conteo de polaridad positiva CP y una entrada para Suministro de pulsos de conteo de polaridad negativa. CN.

El contador conmuta en función de la disminución de pulsos de polaridad positiva en la entrada CP, mientras que debe haber uno lógico en la entrada CN. El contador cambiará según la disminución de los pulsos de polaridad negativa en la entrada CN si la entrada CP es cero lógico. Una de las diez salidas del contador siempre tiene una lógica. El contador se pone a cero cuando se aplica uno lógico a la entrada R. Cuando el contador se establece en cero, la salida “0” se establecerá en uno lógico y todas las demás salidas se establecerán en ceros lógicos. Los chips K561IE8 se pueden combinar en contadores multibit con acarreo en serie, conectando la salida de acarreo del chip anterior a la entrada CN del siguiente. La Figura 1.56 muestra un diagrama de un contador multibit basado en microcircuitos K561IE10.

La industria produce contadores para relojes electrónicos. Veamos algunos de ellos. La Figura 1.57 muestra el símbolo del microcircuito K176IE3 y la Figura 1.58 muestra el microcircuito K176IE4.

En estas figuras, las salidas de los microcircuitos se muestran para la designación de segmento indicador estándar que se muestra en la Figura 1.59. Estos microcircuitos se diferencian entre sí por el factor de conversión.

La Figura 1.60 muestra un diagrama de cómo conectar un indicador luminiscente a las salidas del microcircuito K176IE4. La conexión del indicador a las salidas del microcircuito K176IE3 será similar.

Los esquemas para conectar indicadores LED a las salidas del microcircuito 176IE4 se muestran en las Figuras 1.61a y 1.61b. En la entrada S, se establece un cero lógico para indicadores con cátodo común y uno lógico para indicadores con ánodo común.

Puede encontrar una descripción de los microcircuitos K176IE5, K176IE12, K176IE13, K176IE17, K176IE18, K176ID2, K176ID3 y su uso en relojes electrónicos. Los microcircuitos K176IE12, K176IE13, K176IE17, K176IE18 permiten una tensión de alimentación de 3 a 15 V.

El estado inicial es el nivel cero en todas las salidas de activación (Q 1 – Q 3), es decir, el código digital 000. En este caso, el dígito más significativo es la salida Q 3. Para transferir todos los flip-flops al estado cero, las entradas de los flip-flops R se combinan y se les aplica el nivel de voltaje requerido (es decir, un pulso que reinicia los flip-flops). Esto es esencialmente un reinicio. La entrada C recibe pulsos de reloj que aumentan el código digital en uno, es decir, después de la llegada del primer pulso, el primer disparador cambia al estado 1 (código 001), después de la llegada del segundo pulso, el segundo disparador cambia al estado 1, y el primero en estado 0 (código 010), luego el tercero, etc. Como resultado, dicho dispositivo puede contar hasta 7 (código 111), ya que 2 3 – 1 = 7. Cuando todas las salidas de los disparadores están puesto en unos, dicen que el contador está desbordado. Después de la llegada del siguiente (noveno) pulso, el contador se pondrá a cero y todo comenzará desde el principio. En los gráficos, los cambios en los estados de activación ocurren con un cierto retraso t h. En el tercer dígito el retraso ya se triplica. El retraso que aumenta con el número de bits es una desventaja de los contadores con transferencia en serie, que, a pesar de su sencillez, limita su uso en dispositivos con un número reducido de bits.

Clasificación de metros

Los contadores son dispositivos para contar el número de pulsos (comandos) recibidos en su entrada, almacenar y almacenar el resultado del conteo y emitir este resultado. El parámetro principal del contador es el módulo de conteo (capacidad) Kc. Este valor es igual al número de estados estables del contador. Tras la llegada de los pulsos de Kc, el contador vuelve a su estado original. Para contadores binarios Kс = 2 m, donde m es el número de bits del contador.

excepto kc características importantes contador son la frecuencia máxima de contaje fmax y el tiempo de estabilización tset, que caracterizan la velocidad del contador.

Tst es la duración del proceso de transición para cambiar el contador a un nuevo estado: tset = mttr, donde m es el número de dígitos y ttr es el tiempo de conmutación del disparador.

Fmax es la frecuencia máxima de los pulsos de entrada a la que no se produce pérdida de pulso.

Por tipo de operación:

– Suma;

– Sustractiva;

– Reversibles.

En un contador sumador, la llegada de cada pulso de entrada aumenta el resultado del conteo en uno, en un contador sustractivo disminuye en uno; En las cuentas inversas, pueden ocurrir tanto la suma como la resta.

Por organización estructural:

- coherente;

- paralelo;

– serie-paralelo.

En un contador en serie, el pulso de entrada se suministra sólo a la entrada del primer dígito; el pulso de salida del dígito anterior se suministra a las entradas de cada dígito posterior.

En un contador paralelo, con la llegada del siguiente pulso de conteo, se produce simultáneamente la conmutación de los disparadores al pasar a un nuevo estado.

El circuito serie-paralelo incluye las dos opciones anteriores.

En orden de cambios de estado:

– con un orden natural de conteo;

– con un orden de conteo arbitrario.

Conteo de módulos:

– binario;

– no binario.

El módulo de conteo de un contador binario es Kc=2, y el módulo de conteo de un contador no binario es Kc= 2m, donde m es el número de bits del contador.

Contador serial sumador

Fig.1. Contador sumador serial de 3 bits.

Los disparadores de este contador se activan mediante el flanco descendente del impulso de contaje. La entrada del dígito alto del contador está conectada a la salida directa (Q) del dígito adyacente bajo. El diagrama de tiempos del funcionamiento de dicho contador se muestra en la Fig. 2. En el momento inicial, los estados de todos los flip-flops son iguales a log.0, respectivamente, en sus salidas directas hay log.0. Esto se logra mediante un log.0 de corto plazo aplicado a las entradas de ajuste asíncrono de los flip-flops a log.0. El estado general del contador se puede caracterizar mediante un número binario (000). Durante el conteo, la lógica 1 se mantiene en las entradas de la instalación del disparador asíncrono en log.1. Después de la llegada del flanco de salida del primer pulso, el bit 0 cambia al estado opuesto: log.1. En la entrada de 1 bit aparece el flanco anterior del impulso de contaje. Estado del contador (001). Después de que el flanco descendente del segundo pulso llega a la entrada del contador, el bit 0 cambia al estado opuesto: log.0, y el flanco descendente del pulso de conteo aparece en la entrada del bit 1, que cambia el bit de 1 a log.1. El estado general del contador es (010). El siguiente flanco descendente en la entrada de 0 bits la establecerá en 1 lógico (011), etc. Así, el contador acumula el número de pulsos de entrada que llegan a su entrada. Cuando llegan 8 pulsos a su entrada, el contador vuelve a su estado original (000), lo que significa que el coeficiente de conteo (CFC) de este contador es 8.

Arroz. 2. Diagrama de tiempos de un contador sumador en serie.

Contador serial sustractivo

Los activadores de este contador se activan mediante el flanco descendente. Para implementar la operación de resta, la entrada de conteo del dígito de orden superior se conecta a la salida inversa del dígito de orden inferior adyacente. Los activadores se configuran preliminarmente en log.1 (111). El funcionamiento de este contador se muestra en el diagrama de tiempos de la Fig. 4.

Arroz. 1 contador sustractivo en serie

Arroz. 2 Diagrama de tiempos de un contador sustractivo en serie

Contador serial reversible

Para implementar un contador ascendente/descendente, es necesario combinar las funciones de un contador sumador y las funciones de un contador restador. El diagrama de este contador se muestra en la Fig. 5. Las señales de “suma” y “diferencia” se utilizan para controlar el modo de conteo. Para el modo de suma, “suma” = log.1, “0” es log.0 a corto plazo; “diferencia” = log.0, “1” - log.0 a corto plazo. En este caso, los elementos DD4.1 y DD4.3 permiten el suministro de señales desde las salidas directas de los disparadores DD1.1, DD1.2 a las entradas de reloj de los disparadores DD1.2, DD2.1 a través de los elementos DD5.1 ​​​​y DD5.2, respectivamente. En este caso, los elementos DD4.2 y DD4.4 están cerrados, hay un log 0 en sus salidas, por lo que la acción de las salidas inversas no afecta de ninguna manera las entradas de conteo de los disparadores DD1.2, DD2. 1. Por tanto, se implementa la operación de suma. Para implementar la operación de resta, se suministra log.0 a la entrada "suma" y log.1 a la entrada "diferencia". En este caso, los elementos DD4.2, DD4.4 permiten que las señales de las salidas inversas de los activadores DD1.1, DD1.2 se suministren a las entradas de los elementos DD5.1, DD5.2 y, en consecuencia, al conteo. entradas de los activadores DD1.2, DD2.1. En este caso, los elementos DD4.1, DD4.3 están cerrados y las señales de las salidas directas de los disparadores DD1.1, DD1.2 no afectan en modo alguno a las entradas de contaje de los disparadores DD1.2, DD2. 1. Así, se implementa la operación de resta.

Arroz. 3 Contador serie arriba/abajo de 3 bits

Para implementar estos contadores, también puede utilizar disparadores que se activan mediante el flanco ascendente de los pulsos de conteo. Luego, al sumar, se debe suministrar una señal de la salida inversa del bit adyacente de orden inferior a la entrada de conteo del dígito más alto, y al restar, por el contrario, la entrada de conteo debe conectarse a la salida directa.

La desventaja de un contador en serie es que a medida que aumenta la profundidad de bits, el tiempo de instalación (tset) de este contador aumenta proporcionalmente. La ventaja es la facilidad de implementación.

Arroz. 3 – Contador inverso

Hay dos entradas para contar pulsos: “+1” – para aumentar, “-1” – para disminuir. La entrada correspondiente (+1 o -1) está conectada a la entrada C. Esto se puede hacer con un circuito OR, si lo coloca delante del primer disparador (la salida del elemento es a la entrada del primer disparador, las entradas son a los buses +1 y -1). Lo extraño entre los disparadores (DD2 y DD4) se llama elemento AND-OR. Este elemento se compone de dos elementos Y y un elemento O, combinados en una carcasa. Primero, las señales de entrada en este elemento se multiplican lógicamente y luego el resultado se suma lógicamente.

El número de entradas del elemento AND-OR corresponde al número del dígito, es decir, si el tercer dígito, entonces tres entradas, el cuarto - cuatro, etc. El circuito lógico es un interruptor de dos posiciones controlado por vía directa o inversa. salida del disparador anterior. En el registro. 1 en la salida directa, el contador cuenta los pulsos del bus “+1” (si llegan, claro), con un registro. 1 en la salida inversa – del bus “-1”. Los elementos AND (DD6.1 y DD6.2) forman las señales de transferencia. En la salida >7, la señal se genera cuando el código 111 (número 7) y la presencia de un pulso de reloj en el bus +1, en la salida<0 сигнал формируется при коде 000 и наличии тактового импульса на шине -1.

Todo esto, por supuesto, es interesante, pero se ve más hermoso en el diseño de microcircuitos:

Arroz. 4 Contador binario de cuatro bits

A continuación se muestra un medidor preestablecido típico. CT2 significa que el contador es binario; si es decimal, entonces se configura CT10; si es binario-decimal, es CT2/10. Las entradas D0 – D3 se denominan entradas de información y se utilizan para escribir cualquier estado binario en el contador. Este estado se mostrará en sus salidas y a partir de él comenzará la cuenta atrás. En otras palabras, se trata de entradas preestablecidas, o simplemente preajustes. La entrada V se utiliza para habilitar la grabación de códigos en las entradas D0 - D3 o, como dicen, habilitar la configuración preestablecida. Esta entrada también podrá designarse con otras letras. El registro preliminar en el contador se realiza cuando se envía una señal de habilitación de escritura en el momento en que el pulso llega a la entrada C. La entrada C está sincronizada. Aquí se impulsan los impulsos. El triángulo significa que el contador se activa por la caída del pulso. Si el triángulo se gira 180 grados, es decir, de espaldas a la letra C, se activa mediante el borde del pulso. La entrada R se utiliza para restablecer el contador, es decir, cuando se aplica un pulso a esta entrada, se configuran registros en todas las salidas del contador. 0. La entrada PI se llama entrada de acarreo. La salida p se llama salida de acarreo. Se genera una señal en esta salida cuando el contador se desborda (cuando todas las salidas están configuradas en 1 lógico). Esta señal se puede aplicar a la entrada de acarreo del siguiente contador. Luego, cuando el primer contador se desborde, el segundo cambiará al siguiente estado. Las salidas 1, 2, 4, 8 son simplemente salidas. Generan un código binario correspondiente al número de pulsos recibidos en la entrada del contador. Si las conclusiones tienen círculos, lo que ocurre con mucha más frecuencia, entonces son inversas, es decir, en lugar de log. 1 recibe el registro. 0 y viceversa. El funcionamiento de los contadores junto con otros dispositivos se analizará con más detalle más adelante.

Totalizador paralelo

El principio de funcionamiento de este contador es que la señal de entrada que contiene pulsos de conteo se aplica simultáneamente a todos los bits de este contador. Y el ajuste del contador al estado log.0 o log.1 está controlado por el circuito de control. El circuito de este contador se muestra en la Fig. 6.

Arroz. 4 Contador acumulador paralelo

Los bits del contador son los activadores DD1, DD2, DD3.

Circuito de control – elemento DD4.

La ventaja de este contador es su corto tiempo de instalación, que no depende de la capacidad de dígitos del contador.

La desventaja es la complejidad del circuito a medida que aumenta la capacidad del contador.

Contadores de transporte paralelo

Para aumentar el rendimiento, se utiliza un método para generar simultáneamente una señal de transferencia para todos los bits. Esto se logra introduciendo elementos AND, a través de los cuales se envían pulsos de reloj inmediatamente a las entradas de todos los bits del contador.

Arroz. 2 – Contador de acarreo paralelo y gráficos que explican su funcionamiento

Todo está claro con el primer disparador. Un pulso de reloj pasará a la entrada del segundo disparador solo cuando haya un registro en la salida del primer disparador. 1 (una característica del circuito AND), y a la entrada del tercero, cuando hay un registro en las salidas de los dos primeros. 1, etc. El retraso de respuesta en el tercer disparador es el mismo que en el primero. Este tipo de contador se denomina contador de acarreo paralelo. Como puede verse en el diagrama, a medida que aumenta el número de bits, aumenta el número de registros. Y elementos, y cuanto mayor sea el rango, más entradas tendrá el elemento. Esta es una desventaja de tales contadores.

Desarrollo de un diagrama esquemático.

Formador de pulso

Un modelador de impulsos es un dispositivo necesario para eliminar el rebote de los contactos que se produce cuando los contactos mecánicos están cerrados, lo que puede provocar un funcionamiento inadecuado del circuito.

La Figura 9 muestra diagramas de formadores de impulsos a partir de contactos mecánicos.

Arroz. 9 Formadores de impulsos a partir de contactos mecánicos.

bloque de visualización

Se deben utilizar LED para mostrar el resultado del conteo. Para llevar a cabo dicha generación de información, puede utilizar el esquema más simple. El diagrama de la unidad de visualización LED se muestra en la Figura 10.

Arroz. Unidad de visualización de 10 LED.

Desarrollo de CCS (circuito de control combinado)

Para implementar este contador de la serie TTLSh de microcircuitos K555, elegí:

dos microcircuitos K555TV9 (2 disparadores JK con instalación)

un microcircuito K555LA4 (3 elementos 3I-NOT)

dos microcircuitos K555LA3 (4 elementos 2I-NOT)

un chip K555LN1 (6 inversores)

Estos chips proporcionan una cantidad mínima de paquetes en una placa de circuito impreso.

Elaboración de un diagrama de bloques del medidor.

El diagrama de bloques es un conjunto de bloques de medidor que realizan alguna función y garantizan el funcionamiento normal del medidor. La Figura 7 muestra el diagrama de bloques del medidor.

Arroz. 7 Diagrama de bloques del medidor.

La unidad de control realiza la función de enviar una señal y controlar los disparadores.

El bloque de conteo está diseñado para cambiar el estado del contador y guardar este estado.

La unidad de visualización muestra información para la percepción visual.

Elaboración de un diagrama funcional del medidor.

Diagrama funcional – estructura interna del medidor.

Determinemos el número óptimo de activadores para un contador no binario con un coeficiente de conteo Kc=10.

M = log 2 (Kc) = 4.

M = 4 significa implementar un contador decimal binario, se necesitan 4 flip-flops.

Los contadores de pulsos de un solo dígito más simples.

El contador de pulsos de un solo dígito más simple puede ser un flip-flop JK y un flip-flop D que funcionan en modo de conteo. Cuenta los pulsos de entrada módulo 2: cada pulso cambia el disparador al estado opuesto. Un disparador cuenta hasta dos, dos conectados en serie cuentan hasta cuatro, n disparadores cuentan hasta 2n pulsos. El resultado del conteo se genera en un código determinado, que puede almacenarse en la memoria del contador o leerse mediante otro dispositivo decodificador digital.

La figura muestra un circuito de un contador de pulsos binario de tres bits construido en un flip-flop JK hacha K155TB1. Monte un contador de este tipo en un panel de prueba y conecte indicadores LED (o transistores, con una lámpara incandescente) a las salidas directas de los disparadores, como se hizo antes. Aplique una serie de pulsos con una frecuencia de repetición de 1 ... 2 Hz desde el generador de prueba a la entrada C del primer disparador del contador y trace el funcionamiento del contador utilizando las señales luminosas de los indicadores.

Si en el momento inicial todos los disparadores del contador estaban en el estado cero (puede configurar el interruptor de botón SB1 en "Set.0", aplicando un voltaje de bajo nivel a la entrada R de los disparadores), luego de la disminución del primer pulso (Fig. 45.6), el disparador DD1 cambiará al estado único; aparecerá un nivel de alto voltaje en su salida directa (Fig. 45, c). El segundo pulso cambiará el disparador DD1 al estado cero y el disparador DD2-B al estado único (Fig. 45,d). Tras la disminución del tercer pulso, los activadores DD1 y DD2 estarán en el estado de unidad, y el activador DD3 seguirá estando en el estado cero. El cuarto pulso cambiará los dos primeros disparadores al estado cero y el tercero al estado único (Fig. 45, d). El octavo pulso cambiará todos los disparadores al estado cero. Cuando caiga el noveno pulso de entrada, comenzará el siguiente ciclo del contador de pulsos de tres dígitos.

Al estudiar los gráficos, es fácil notar que cada dígito alto del contador difiere del dígito bajo en el doble del número de pulsos de conteo. Por lo tanto, el período de los pulsos en la salida del primer disparador es 2 veces mayor que el período de los pulsos de entrada, en la salida del segundo disparador - 4 veces, en la salida del tercer disparador - 8 veces. Hablando en el lenguaje de la tecnología digital, un contador de este tipo funciona con un código de peso 1-2-4. Aquí, el término "peso" se refiere a la cantidad de información que recibe el contador después de configurar sus activadores en el estado cero. En los dispositivos e instrumentos de tecnología digital, los más utilizados son los contadores de pulsos de cuatro dígitos que funcionan con el código de peso 1-2-4-8. Los divisores de frecuencia cuentan los pulsos de entrada hasta un cierto estado especificado por el coeficiente de conteo, y luego forman una señal de conmutación de disparo al estado cero, nuevamente comienzan a contar los pulsos de entrada hasta el coeficiente de conteo especificado, etc.

La figura muestra el circuito y los gráficos del funcionamiento de un divisor con un factor de conteo de 5, construido en flip-flops JK. Aquí, el ya familiar contador binario de tres bits se complementa con un elemento lógico 2І-NO DD4.1. que establece el factor de conteo en 5. Sucede así. Durante los primeros cuatro pulsos de entrada (después de configurar los disparadores en el estado cero usando el botón SB1 "Establecer 0"), el dispositivo funciona como un contador de pulsos binario normal. En este caso, opera un nivel de voltaje bajo en una o ambas entradas del elemento DD4.1, por lo que el elemento se encuentra en un solo estado.

Al disminuir el quinto pulso, aparece un nivel de alto voltaje en la salida directa del primer y tercer disparador y, por lo tanto, en ambas entradas del elemento DD4.1, conmutando este elemento lógico al estado cero. En este momento, se forma un pulso corto de bajo nivel en su salida, que se transmite a través del diodo VD1 a la entrada R de todos los flip-flops y los conmuta al estado cero inicial.

A partir de este momento comienza el siguiente ciclo de la operación de contador. La resistencia R1 y el diodo VD1, introducidos en este contador, son necesarios para evitar que la salida del elemento DD4.1 entre en cortocircuito con el cable común.

Puede verificar el funcionamiento de dicho divisor de frecuencia aplicando pulsos con una frecuencia de 1 ... 2 Hz a la entrada C de su primer disparador y conectando un indicador luminoso a la salida del disparador DD3.

En la práctica, las funciones de contadores de impulsos y divisores de frecuencia las realizan microcircuitos especialmente diseñados con un alto grado de integración. En la serie K155, por ejemplo, se trata de los contadores K155IE1, K155IE2, K155IE4, etc.

En el desarrollo de radioaficionados, los microcircuitos K155IE1 y K155IE2 son los más utilizados. Los símbolos gráficos convencionales de estos microcircuitos contadores con la numeración de sus salidas se muestran en la Fig. 47.

El microcircuito K155IE1 (Fig. 47a) se denomina contador de pulsos de diez días, es decir, un contador con un factor de conteo de 10. Contiene cuatro activadores conectados en serie. La salida (pin 5) del microcircuito es la salida de su cuarto disparador. Todos los disparadores se ajustan al estado cero aplicando un voltaje de alto nivel simultáneamente a ambas entradas R (pines 1 y 2), combinadas de acuerdo con el circuito del elemento AND (símbolo “&”). Los impulsos de conteo, que deben tener un nivel bajo, se pueden aplicar a las entradas C conectadas entre sí (pines 8 y 9), también combinadas a lo largo de I., o a una de ellas, si en ese momento la segunda tiene un nivel de tensión alto. Con cada décimo pulso de entrada, el contador genera un pulso de bajo nivel de igual duración que el pulso de entrada. Microcircuito K155IE2 (Fig.48b)

Contador binario-decimal de cuatro dígitos. También tiene cuatro flip-flops, pero el primero tiene una entrada C1 separada (pin 14) y una salida directa separada (pin 12). Otros tres disparadores están conectados entre sí de modo que formen un divisor entre 5. Cuando la salida del primer disparador (pin 12) se conecta a la entrada C2 (pin 1) del circuito de los disparadores restantes, el microcircuito se convierte en un divisor por 10 (Fig.48, a), operando en el código 1 -2-4-8, que es lo que simbolizan los números en las salidas de la designación gráfica del microcircuito. Para configurar los disparadores del contador al estado cero, se aplica un voltaje de alto nivel a ambas entradas R0 (pines 2 y 3).

Dos entradas combinadas R0 y cuatro salidas separadoras del microcircuito K155IE2 le permiten construir divisores de frecuencia con factores de división de 2 a 10 sin elementos adicionales. Por ejemplo, si conecta los pines 12 y 1, 9 y 2, 8 n 3 (Fig. 48, 6), entonces el factor de conteo será 6, y al conectar los pines 12 y 1, 11. 2 y 3 (Fig. 48, c) el factor de conteo será 8. Esta característica del microcircuito K155IE2 permite su uso como contador de pulsos binarios y como divisor de frecuencia.

Un contador de pulsos digital es una unidad digital que cuenta los pulsos que llegan a su entrada. El resultado del conteo lo genera el contador en un código determinado y puede almacenarse durante el tiempo requerido. Los contadores se basan en disparadores, y el número de pulsos que el contador puede contar se determina a partir de la expresión N = 2 n – 1, donde n es el número de disparadores, y menos uno, porque en la tecnología digital se toma 0 como punto inicial. Los contadores son sumativos cuando el conteo va hacia el aumento y el conteo sustractivo va hacia la disminución. Si el contador puede cambiar durante el funcionamiento de suma a resta y viceversa, entonces se llama reversible.

Contador de pulsos es un dispositivo digital en serie que permite almacenar una palabra de información y ejecutar sobre ella una microoperación de conteo, que consiste en cambiar el valor de un número en el contador a 1. Esencialmente, el contador es un conjunto de disparadores conectados de cierta manera. El parámetro principal del contador es el módulo de conteo. Este es el número máximo de señales individuales que el contador puede contar. Los contadores están designados por ST (del contador inglés).

Los contadores de impulsos se clasifican

● por módulo de conteo:
. BCD;
. binario;
. con un módulo de conteo constante arbitrario;
. con módulo de conteo variable;
. en dirección a la cuenta:
. sumativo;
. sustractivo;
. reversible;
● por el método de formación de conexiones internas:
. con transferencia secuencial;
. con transferencia paralela;
. con transferencia combinada;
. anillo.

Contador sumador de pulsos

Considere un contador sumador (figura 3.67, A). Dicho contador está construido sobre cuatro flip-flops JK que, si hay una señal lógica "1" en ambas entradas, conmutan cuando aparecen caídas de voltaje negativas en las entradas de sincronización.

Los diagramas de tiempo que ilustran el funcionamiento del contador se muestran en la Fig. 3,67, b. Ksi denota el módulo de conteo (coeficiente de conteo de pulsos). El estado del disparador izquierdo corresponde al dígito menos significativo del número binario y el de la derecha corresponde al dígito más significativo. En el estado inicial, todos los flip-flops se establecen en ceros lógicos. Cada disparador cambia su estado solo en el momento en que se ve afectado por una caída de voltaje negativa.

Por tanto, este contador implementa la suma de los pulsos de entrada. Se puede ver en los diagramas de tiempo que la frecuencia de cada pulso posterior es dos veces menor que la anterior, es decir, cada disparador divide la frecuencia de la señal de entrada por dos, que se utiliza en los divisores de frecuencia.

Contador restador de tres bits con acarreo en serie

Consideremos un contador sustractivo de tres bits con acarreo secuencial, cuyos diagramas de circuito y temporización se muestran en la figura. 3.68.
(xtypo_quote)El contador utiliza tres flip-flops JK, cada uno de los cuales opera en modo T-flip-flop (flip-flop con entrada de conteo).(/xtypo_quote)

Los 1 lógicos se aplican a las entradas J y K de cada flip-flop, por lo tanto, al llegar el flanco descendente del pulso suministrado a su entrada de sincronización C, cada flip-flop cambia el estado anterior. Inicialmente, las señales en las salidas de todos los flip-flops son iguales a 1. Esto corresponde a almacenar el número binario 111 o el número decimal 7 en el contador. Después del final del primer pulso F, el primer flip-flop cambia de estado. : la señal Q 1 se vuelve igual a 0, a ¯ Q 1 − 1.

Los desencadenantes restantes no cambian su estado. Después del final del segundo pulso de sincronización, el primer disparador cambia su estado nuevamente, pasando al estado 1, (Q x = 0). Esto asegura un cambio en el estado del segundo disparador (el segundo disparador cambia de estado con cierto retraso con respecto al final del segundo pulso de sincronización, ya que su anulación requiere un tiempo correspondiente al tiempo de funcionamiento de él mismo y del primer disparador).

Después del primer impulso F, el contador almacena el estado 11O. Otros cambios en el estado del contador se producen del mismo modo que se describe anteriormente. Después del estado 000, el contador vuelve al estado 111.

Contador restador automático de tres dígitos con acarreo de serie

Considere un contador sustractivo automático de tres bits con acarreo secuencial (figura 3.69).

Después de que el contador pasa al estado 000, aparece una señal lógica 0 en las salidas de todos los flip-flops, que se suministra a través de un elemento lógico OR a las entradas J y K del primer flip-flop, después de lo cual este flip-flop sale. cambia al modo T-flip-flop y deja de responder a los pulsos F.

Contador ascendente/descendente de tres bits con acarreo en serie

Considere un contador ascendente/descendente de tres bits con acarreo secuencial (figura 3.70).

En el modo de resta, las señales de entrada deben aplicarse a la entrada de Tv. En este caso, se suministra una señal lógica 0 a la entrada T c. Deje que todos los flip-flops estén en el estado 111. Cuando la primera señal llega a la entrada T c, aparece un 1 lógico en la entrada T del primer flip-flop. flop, y cambia su estado. Después de esto, aparece una señal 1 lógica en su entrada inversa. Cuando llega un segundo pulso a la entrada T, aparecerá un 1 lógico en la entrada del segundo disparador, por lo que el segundo disparador cambiará su estado (el primer disparador también cambiará). su estado a la llegada del segundo pulso). Otros cambios de estado ocurren de manera similar. Además, el contador funciona de manera similar a un contador sumador de 4 bits. En este caso, la señal se suministra a la entrada T c. Se aplica un 0 lógico a la entrada T.
Como ejemplo, consideremos los microcircuitos de contadores inversores (Fig. 3.71) con transferencia en paralelo de la serie 155 (TTL):
● IE6 – contador ascendente/descendente decimal binario;
● IE7 - contador binario ascendente/descendente.

La dirección de conteo está determinada por el pin (5 o 4) al que se envían los pulsos. Las entradas 1, 9, 10, 15 son informativas y la entrada 11 se utiliza para pregrabación. Estas 5 entradas permiten la pregrabación del contador (preset). Para hacer esto, debe enviar los datos apropiados a las entradas de información y luego aplicar un pulso de escritura de bajo nivel a la entrada 11, y el contador recordará el número. La entrada 14 es la entrada de configuración O cuando se aplica un nivel de voltaje alto. Para construir contadores de mayor capacidad, se utilizan salidas de transferencia directa e inversa (pines 12 y 13, respectivamente). Desde el pin 12, la señal debe enviarse a la entrada de conteo directo de la siguiente etapa, y desde el pin 13 a la entrada de conteo descendente.