Счётчик импульсов. 
Основы электротехники, микроэлектроники и управления в 2 т. Том 2

Последовательное соединение нескольких D-триггеров используется для организации счётчиков импульсов. На рис. 9.34 изображена схема из двух D-триггеров и таблица их состояний, образующих «счётчик на 4».

В «счётчике на 4» выходы Qj и Qo D-триггеров Гу и То образуют регистр двоичного числа (Ы ЬО).

Вход Do-триггера То соединён с выходом —Qo, а вход Dy — с выходом -Qj триггера Гу. Выход -Qo триггера То соединен с импульсным входом Су триггера Гу.

Триггер То изменит своё состояние при поступлении положительного фронта импульса на вход Со- Триггер Гу изменит свое состояние по положительному переднему фронту сигнала на входе Су, который возникает при изменении уровня выхода -Qo триггера То от н (0) до в (1).

В исходном состоянии уровни Qo и Qj равны н (0). Двоичный код числа равён «00» .

Рис. 9.34. Схема (а) и таблица состояния (б) «счётчика импульсов на 4».

При поступлении первого импульса (1) на вход Со на выходе Qo установится уровень в (1), существующий до этого на входе Do- Триггер То перейдёт в состояние «1». Выход Qo изменит свой уровень с н (0) на в (1), а выход -Qo — с в (1) на н (0). Состояние триггера Г/ остается без изменений, так как на входе С/ уровень сигнала изменится с в (1) до н (0). Код числа равен «01».

При поступлении второго импульса (2) на вход Со на выходе Qo установится уровень н (0), существующий до этого на входе Do- Триггер То перейдёт в состояние «0» .Выход -Qo изменит свой уровень с н (0) на в (1), что повлечёт за собой изменение состояния триггера Г/. Триггер Г/ перейдет в состояние «1». Код числа равен «10».

При поступлении третьего импульса (3) на вход Со на выходе Qo установится уровень в (1), существующий до этого на входе Do. Триггер То перейдёт в состояние «1». Состояние триггера Гу остается без изменений, так как уровень на выходе -Qo изменится с в (1) до н (0). Код числа равен «11».

При поступлении четвёртого импульса (4) на вход Со на выходе Qo установится уровень н (0), существующий до этого на входе Do. Триггер То перейдёт в состояние «О». Триггер Г/ также изменит своё состояние на «0^й, так как уровень на выходе -Qo изменится с н (0) до в (1). Счётчик вновь возвращается в исходное состояние. Код числа равен «00».

Объединение в микросхеме нескольких D-триггеров представляет собой счётчик импульсов 2^п (п — количество Dтриггеров). Так, для подсчёта 1000 импульсов требуется не менее 10 триггеров (2¹⁰=Ю24).

В качестве примера использования счетчиков импульса рассмотрим схему управления реактором-смесителем, изображённым на рис. 9.35.

В реактор насосом подается определенное количество вещества А, которое через некоторое время из реактора сливается. Количество вещества, поступающего в реактор, пропорционально времени включения насоса. Время открытия клапана К1 обеспечивает полный слив вещества из реактора. Цикл работы насоса и клапана изображён на временной диаграмме. Время цикла разбито на 8 равных промежутков (dt=T/8). В промежуток времени от 1 до 3 (рис. 9.35,6) в реактор поступает вещество А, а в промежуток времени от 4 до 7 — происходит слив продукта. Логическое устройство (ЛУ) должно обеспечить включение или отключение насоса и клапана К1 согласно временной диаграмме.

Рис. 9.35. Схема управления реактором смесителем (а) и временная диаграмма (б).

На рис. 9.36 изображена схема логического устройства (ЛУ). В схеме имеется генератор импульсов (ГИ), который через промежуток времени А выдаёт импульсы на трехразрядный счётчик (Т0,Т1,Т2) импульсов (СИ). Каждый разряд счётчика инвертируется. Разряды счётчика (Ь2,Ы, Ь0) и их инвертированные сигналы (-Ь2, -Ы, -ЬО) образуют общую шину (ОШ), к которой можно подсоединять схемы «И» для управления входами установки О ® и 1 (5) триггеров управления клапанами.

Таблица начала и конца включения насоса и клапанов представлена на рис. 9.36, б.

Рис. 9.36. Схема логического устройства управления реакторомсмесителем (а) и таблица состояний датчиков логического устройства (б).

Так, для того, чтобы подать сигнал на вход S/ «установка триггера ТК в 1», необходимо одновременно на все четыре входа схемы «И 1» подать сигнал, равный 1. Во время первого такта сигнал, равный 1, будет на шине ЬО, -Ы, -Ь2. В последующих тактах на какой-либо из этих шин сигнал будет равен 0 и, следовательно, сигнал на выходе схемы «И1» также будет равен 0.

При подаче сигнала, равного 1, одновременно на все четыре входа схемы «И2» на выходе «И2» и соответственно на входе Ri «установка триггера ТК в 0» появится сигнал, равный 1. В третьем такте сигнал, равный 1, появится на шине ЬО, Ы, -Ь2, и-ЬЗ.

Аналогичным образом можно обеспечить одновременное появление 1 на входе сборок «ИЗ-И6» в нужный момент для установки триггеров Т2-ТЗ в заданное состояние.