Со счетчиками нам приходится сталкиваться чуть ли не на каждом шагу. С их помощью считают электроэнергию, время, километры, объемы текущих жидкостей и газов. И неудивительно, что эти приборы так широко применяются и в радиоэлектронной аппаратуре: в микрокалькуляторах, электронных часах, измерительных приборах, игровых автоматах, устройствах управления, телефонии, промышленной и бытовой автома-тике. И уж совсем невозможно предста-вить себе без счетчиков современную ЭВМ.

    ЭВМ ведет обработку информации на своем машинном языке, состоящем из различных комбинаций двоичных цифр. Какое бы сообщение мы ни передали машине - будь то данные об урожайности на полях или сведения о погоде, очередной шахматный ход или даже стихотворная строчка, - оно будет представлено (закодировано) в виде двоичных чисел. А непрерывный их подсчет ведут двоичные счетчики.

    Функциональное назначение двоичного счетчика рассмотрим на примере работы такого важного узла вычислительной машины, как счетчик команд. При решении поставленной задачи компьютер выполняет заданную оператором программу, то есть строго определенную последовательность команд, хранимых в памяти. За порядок их прохождения и отвечает счетчик команд. Поскольку за очередными командами обращаются к памяти по адресам, то длятого, чтобы начать выполнение программы, в счетчик загружают адрес первойкоманды. Вторая команда располагается в памяти следующей по порядку, тоесть ее адрес на единицу больше. Значит, чтобы сформировать адрес второй команды, к содержимому счетчика нужно прибавить 1 и по этому новому адресу обратиться в память для считывания второй команды. Так каждый раз после выполнения очередной команды счетчик прибавляет единицу к своему содержимому и выдает на адресную шину закодированное в двоичной системе "месторасположение" последующей команды в недрах памяти.

    Из этого примера ясно, какие функции должен выполнять двоичный счетчик: во-первых, все время "помнить" очередное число, которое он сосчитал, то есть содержать в себе регистр (последовательный ряд триггеров); во-вторых, эти триггеры должны быть так связаны между собой, чтобы каждый счетный импульс, поступающий на вход счетчика, увеличивал записанный в регистр код на единицу.

    Предположим, в 4-разрядном счетчике все четыре последовательно связанных между собой триггера находятся в нулевом состоянии. Значит, записано число 0000. Теперь на триггер младшего разряда поступает счетный импульс и опрокидывает его в единичное состояние. На счетчике появится новое число 0001. Следующий счетный импульс переводит триггер, находящийся в единичном состоянии, в исходное (нулевое) положение. Возникающий при этом перепад напряжения воздействует на второй триггер и переключает его в состояние логической 1 - число на счетчике становится 0010. Третий счетный импульс изменит состояние только младшего триггера - запишется число ООН. Четвертый счетный импульс переводит младший триггер в нулевое состояние, что вызовет опрокидывание следующего триггера также в 0, а третьего триггера - в 1. Теперь на счетчике будет число 0100. Процесс возрастания числа в счетчике происходит до тех пор, пока во всех разрядах не установятся единицы (максимальное число в 4-разрядном счетчике - 15). Действие последующего (шестнадцатого) счетного импульса "обнуляет" содержимое устройства.

    Обычно в ЭВМ применяются счетчики большей разрядности, например 16-разрядные. В таком устройстве счет может вестись до 64 896. Значит, с помощью такого счетчика возможно обращение к памяти по 64 тысячам адресов. Если предположить, что каждая ячейка памяти, имеющая самостоятельный адрес, состоит из восьми разрядов, то в нашем примере обеспечивается адресация памяти объемом до 64 килобайт. Один байт как раз и составляет емкость 8-разрядной информационной ячейки.

    Часто возникает ситуация, когда какая-то величина постоянно убывает, а нам необходимо знать, каков в данный момент остаток. Возьмем, к примеру, электронные игровые автоматы. Включаем пульт, и сразу же счетчик времени начинает считать на убыль, пока не исчерпаются все отведенные минуты и на индикаторе не высветится 0. Подобные счетчики, способные работать в обратную сторону, то есть на вычитание, называются реверсивными. Часто реверсивные счетчики работают и на вычитание, и на сложение.

    Есть счетчики, которые оперируют в привычной для нас десятичной системе счисления. Каждый десятичный разряд такого счетчика состоит из четырех двоичных разрядов. Если счет начинается с нуля, подобная четырехразрядная группа будет заполнена единицами после пятнадцати импульсов, а шестнадцатый "обнулит" все четыре разряда. При этом перепад напряжения, возникающий на выходе младшей 4-разрядной группы, воздействует на вход аналогичной старшей и устанавливает в ней единицу (числовой код будет иметь вид 0001.0000). Путем изменений взаимных связей у триггеров, входящих в состав 4-разрядной группы, уже десятый счетный импульс "обнуляет" все триггеры и вызывает перенос единицы в старший десятичный разряд. Таким образом, у десятичного счетчика младшая' 4-разрядная группа триггеров ведет счет до 1001 - через дешифратор эта комбинация преобразуется в цифру 9, а затем после прихода следующего импульса возникает число 10 и т. д.

    Нетрудно заметить, что счетчик, принимая на вход импульсы некоторой частоты, выдает с выхода последнего разряда сигналы более низкой повторяемости, то есть, по существу, является делителем частоты. Отсюда легко догадаться: десятичный счетчик не что иное, как делитель на 10, а каждый разряд двоичного счетчика делит частоту на 2. По такому же принципу строят делители на 4, 8 или 16. С использованием специальных межтриггерных связей конструируют делители на 3, 5, 6, 7, 9 и т. д. Существуют также устройства с переменным коэффициентом деления и программируемые.

    В технической и справочной литературе встречается параметр "модуль счета", обозначающий коэффициент пересчета или число устойчивых состояний счетчика. Например, счетчик по модулю 16 отсчитывает 16 импульсов и переходит в исходное состояние, а одноразрядный двоичный счетчик способен принимать только два устойчивых состояния - это счетчик по модулю 2.

    Радиолюбителям, интересующимся цифровой техникой, предлагаем познакомиться с различными типами счетчиков, выполненных методом интегральной технологии. Особое внимание обращено на микросхемы перспективных серий.

    Счетчики серии К155 изготавливаются на основе транзисторно-транзисторной логики, надежной, хорошо освоенной технологии, и выпускаются в пластмассовых корпусах, что позволило стать этим приборам наиболее массовыми и дешевыми. Они обладают достаточно высоким быстродействием, но при этом потребляют большой ток. Последнее обстоятельство позволяет использовать микросхемы данной серии в основном в аппаратуре с сетевым питанием.

    Двоично-десятичный счетчик К155ИЕ2 состоит из четырех триггеров, каждый из которых имеет внешний выход (Ql-Q8). Если начинать счете нуля, на два входа R0 установки 0, соединенные по схеме И, подают высокие уровни напряжения, соответствующие логической 1. При этом хотя бы на один из двух входов R9 установки числа 9, также соединенных по схеме И, необходимо подать низкий уровень напряжения (логический 0). Тогда счетчик будет "обнулен" и последовательный счет импульсов заблокирован. Чтобы восстановить естественную для этой микросхемы функцию счета, нужно установить на обоих входах R0 низкие логические уровни напряжения.

    При использовании микросхемы в режиме счета вывод Q1 соединяют с входом С2. Тогда вход С1 является счетным - на него подают счетные импульсы. Если счетчик "обнулен", то есть на его выводах Q8, Q4, Q2, Q1 число равно 0000, то первый счетный импульс изменит выходное число на 0001, второй вызовет на выходе 0010, третий установит ООП и так далее, пока десятый импульс вновь "обнулит" счетчик, и дальнейшее наращивание числа продолжится в том же порядке. Таким образом, данный счетчик может принимать десять дискретных состояний от 0 до 9. Причем каждому из этих состояний соответствует число в двоичном коде. Поэтому счетчик такого типа называется дво" ично-десятичным.

    Данная микросхема может работать к o в других режимах, например, как дели* тель на 10. В этом случае выход Q4 объединяют со входом С1, а входные импульсы подают на вывод С2. Выход* ной сигнал снимается с вывода Q1.

    Если нужен делитель на 2 или на 5, то снова можно воспользоваться этой микросхемой. Причем никаких внешних соединений в этом случае не делают. Для деления на 2 входные импульсы подают на вывод С1, а результирующий сигнал снимают с выхода Q1.

    Чтобы осуществить операцию деления на 5, в качестве входа используют вывод С2, а выхода - Q4.