Układy logiczne

Licznik (ang counter lub binary counter) to układ elektroniczny przeznaczony do zliczania impulsów. Licznik ma wejście szeregowe na które podajemy impulsy (na ogół prostokątne) i wyjście równoległe na którym mamy słowo reprezentujące liczbę impulsów zliczonych (w ustalonym kodzie na ogół kodzie NKB). Licznik z reguły ma dodatkowe wejście ustawiające licznik w stanie początkowym tzw. wejście zerujące oznaczane najczęściej symbolem R (od ang. reset).

Liczniki dzielimy na synchroniczne i asynchroniczne. Jeśli przerzutniki wchodzące w skład licznika zmieniają stan dokładnie w momencie przyjścia opadającego zbocza zliczanego impulsu prostokątnego to taki licznik nazywamy synchronicznym. W sytuacji gdy zmiana stanu licznika wymuszana jest zmianą stanu innych przerzutników a więc z reguły odbywa się z pewnym opóźnieniem (por. opóźnienie bramek) to licznik nazywamy asynchronicznym.

Ważny jest kod numeryczny w jakim liczy licznik. Najczęściej jest to kod NKB, ale można budować liczniki liczące w innych kodach np. kodzie BCD czy kodzie Gray’a.

Rys.8. Licznik, impulsy prostokątne pojawiające się na wejściu układu nie muszą być okresowe choć często na wejście licznika podajemy przebieg zegarowy

Licznik modulo m (gdzie $m\in N,\ m\geq2$) to licznik przechodzący po wyzerowaniu przez stany 0,1,2,..., m-1,0, 1,2,...itd czyli podający na wyjściu liczbę impulsów wejściowych modulo m. Każdy typowy licznik jest licznikiem modulo pewna liczba m.

Najczęściej w praktyce wykorzystujemy liczniki modulo 2ⁿ czyli dla m=2ⁿ i jeśli mówimy licznik binarny to mamy na ogół na myśli taki właśnie licznik

Rys.9. Graf wyjaśniający zmiany stanu licznika modulo m; pojawienie się opadającego zbocza impulsu wejściowego (zbocze opadające oznaczone jest na rysunku symbolem 1/0) powoduje przejście licznika do następnego stanu (czyli zliczenie impulsu)

Liczniki programowane to liczniki w których liczba m jest podawana (w kodzie NKB) na specjalne wejście programujące.

Warto zauważyć, że każdy licznik jest jednocześnie dzielnikiem częstotliwości, który częstotliwość $f$ okresowego prostokątnego sygnału podawanego na wejście zamienia na przebieg prostokątny o mniejszej częstotliwości z reguły $f/2,\ f/2^2,...,\ f/2^k$.

Rys. 10. Licznik programowany, na wejście programujące podawana jest liczba $m$, $m\in N,\ m\geq2$

Rys. 11. Impulsy prostokątne podawane są na wejście licznika; impulsy są rejestrowane po przyjściu opadającego zbocza impulsu

Rys. 12. Licznik jako dzielnik częstotliwości

Rys. 13. Licznik asynchroniczny modulo $2^{n+1}$ z budowany z dwójek liczących (przerzutników typu t) $P_0,P_1,...,P_n$

Ogólnie rzecz biorąc liczniki dzielimy na

• liczniki jednokierunkowe
• liczniki dwukierunkowe czyli rewersyjne

Z kolei liczniki jednokierunkowe dzielimy na

• liczące w przód (kolejny impuls zwiększa zawartość licznika)
• liczące wstecz (kolejny impuls zmniejsza zawartość licznika)

Licznik rewersyjny to licznik ze specjalnym wejściem 1-bitowym określającym kierunek zliczania.

Istotnym parametrem licznika jest maksymalna dopuszczalna częstotliwość impulsów zliczanych. Dopuszczalna tzn. taka przy której licznik działa jeszcze poprawnie.