számláló és alkalmazása a digitális elektronikában

számláló nagyon fontos eszköz az elektronika számára. Számos elektronikai áramkörben használják. A digitális számláló alapvetően számolja az órajelére alkalmazott óraimpulzusokat. Használhatjuk a kijelzővel, hogy vizuálisan láthassuk a digitális pulzusszámot. Digitális számláló érzékelővel használják, például számolni, hogy hányszor érzékelő kiváltott. Használhatjuk a szívverésszám-érzékelőt a szívimpulzusok monitorozására digitális számláló kijelzővel. Ez egy példa; a digitális számlálónak számos alkalmazása van. Most kétféle számláló van.

1. aszinkron számláló (Ripple számláló)
2. szinkron számláló

aszinkron számláló vagy Ripple számláló

egy up számláló számít fel. Ebben a számlálóban a külső óraimpulzusokat csak egy flip-flopra alkalmazzák, a többi flip-flop pedig az előző ‘~Q’ kimenetéből kapja az órákat. Ahol flip-flop külső órákat alkalmaznak’ Q ‘ ennek a flip-flopnak a kimenete LSB (legkevésbé jelentős bit). Ha nem tudja, mi az LSB, akkor olvassa el ezt a bejegyzést. Kétféle aszinkron számláló létezik.

aszinkron fel számláló

most nézzük meg a 4 bites aszinkron fel számláló tervezés.

a fenti ábra egy 4 bites aszinkron up számláló. 0-tól 15-ig számíthat, így a kimenet lehetséges száma 16. Tehát a módja 16, azaz 24, ahol 4 a flip-flopok száma. A 16. órában ez a számláló visszaáll az eredeti helyzetébe. Négy D-típusú flip-flopból áll. Minden flip-flop’ D ‘ bemenete a következő flip-flop inverz Q (~Q) és clock pin-jéhez kapcsolódik. Mint látható, hogy a külső óraimpulzust az első flip-flop kapja, de a többi flip-flop óraimpulzusa az előző’ ~Q ‘ kimenete. A ‘ Q ‘ kimenet a számláló kimenete.

kezdeti állapotban, ha nem alkalmaznak külső órákat, akkor az összes flip-flop ‘~Q’ kimenete magas lesz, amely a ‘D’ bemenethez kapcsolódik. Ha egy külső óraimpulzust alkalmazunk, akkor az első flip-flop tárolja azt az ‘1’ – et, amely a ‘~Q’ – n volt jelen. Most az első flip-flop’ Q ‘kimenete magas lesz, a’ ~Q ‘ pedig alacsony.

a második óránál az első flip-flop visszaáll, és az első flip-flop ‘Q’ kimenete alacsony lesz, a ‘~Q’ pedig magas. Most óra bemenet második flip-flop van egy alacsony-magas óra átmenet, mivel csatlakozik ‘~Q’ az első flip-flop. A második flip-flop megismétli az összes folyamatot minden alkalommal, amikor a ‘~Q ‘ kimenet megváltoztatja állapotát alacsonyról magasra. Ez a folyamat az áramkörben csatlakoztatott összes flip-flopra vonatkozik. Így ez az áramkör számít.

nézzük meg a 4 bites aszinkron számláló hullámformáját.

ha gondosan látja a hullámformát, észre fogja venni, hogy a külső óraimpulzusok minden kimeneten osztódnak. Az első kimeneti óra Osztás 2-vel, a második kimeneti óra osztás 4 stb. Tehát számláló lehet használni, mint a digitális frekvencia elválasztó.

FN = FCLK/2n

ahol:

FN = frekvencia QN

N = flip-flop száma

írhatunk az igazság táblázat létrehozásával egy ablak egy külső óra és ellenőrzi a kimenetek a hullámforma. Lásd például az alábbi ábrát.

az első órában a ‘ Q0 ‘kimenet’ 1′, A’ Q1 ‘Kimenet’ 0′, a’ Q2 ‘Kimenet’ 0′, a’ Q3 ‘Kimenet’0’. Most ellenőrizzük a kimeneteket a második óra impulzusán.

a második óránál a’ Q0 ‘Kimenet’ 0′, A’ Q1 ‘kimenet’ 1′, a’ Q2 ‘Kimenet’ 0′, a’ Q3 ‘Kimenet’0’. Most megírjuk az igazságtáblát úgy, hogy minden óraimpulzuson megnézzük a kimeneteket.

óra	Q3	Q2	Q1	Q0	bináris kimenet tizedes megfelelője
0	0	0	0	0	0
1	0	0	0	1	1
2	0	0	1	0	2
3	0	0	1	1	2
4	0	1	0	0	4
5	0	1	0	1	5
6	0	1	1	0	6
7	0	1	1	1	7
8	1	0	0	0	8
9	1	0	0	1	9
10	1	0	1	0	10
11	1	0	1	1	11
12	1	1	0	0	12
13	1	1	0	1	13
14	1	1	1	0	14
15	1	1	1	1	15
16(0)	0	0	0	0	0

mint látható, hogy ez a számláló 0-tól 15-ig számol, tehát ez egy felfelé számláló, a fenti táblázat pedig a 4 bites felfelé számláló igazságtáblája.

aszinkron lefelé számláló

a lefelé számláló visszaszámol, és mint már tudjuk, hogy a külső óraimpulzusokat csak egy flip-flop adja meg az aszinkron számlálóban. Ebben a számlálóban a ‘~Q’ kimenetből veszünk kimeneteket.

mint látható, hogy már csak változtatni a kimeneti pozíciókat, hogy le számláló. Míg az összes többi áramkör hasonló az up számlálóhoz. Most nézzük meg a kimeneti hullámformáját.

megtaláljuk az igazság táblázat segítségével előző módszer; szoktuk találni igazság tábla fel számláló.

óra	Q3	Q2	Q1	Q0	bináris kimenet tizedes megfelelője
0	1	1	1	1	15
1	1	1	1	0	14
2	1	1	0	1	13
3	1	1	0	0	12
4	1	0	1	1	11
5	1	0	1	0	10
6	1	0	0	1	9
7	1	0	0	0	8
8	0	1	1	1	7
9	0	1	1	0	6
10	0	1	0	1	5
11	0	1	0	0	4
12	0	0	1	1	3
13	0	0	1	0	2
14	0	0	0	1	1
15	0	0	0	0	0
16(0)	1	1	1	1	15

szinkron számláló

szinkron számláló külső óraimpulzusokat kap minden flip-flop. De ebben a számlálóban további logikát használunk. Kétféle szinkron számláló, valamint aszinkron számláló létezik.

szinkron fel számláló

mint tudjuk, hogy egy fel számláló számít fel. Kétféle szinkron számláló létezik.

1. Szinkron fel számláló ripple carry

lássuk a design egy 4 bites szinkron fel számláló ripple carry.

időzítési diagram (időzítés hullámforma) és az igazság táblázat ugyanaz aszinkron fel számláló. Mint látható, hogy minden flip flopnál van kapuja, kivéve az elsőt, amely az LSB flip flop. Minden kapunak két bemenete van. Minden és kapu kimenete az előző összes flip-flop kimenete, és ez a következő flip-flop bemenete. Ha az előző összes flip-flop kimenetét a következőnek és a kapunak adjuk meg, akkor az előző és a kapu kimenetét a következőnek és a kapunak adjuk meg. Ezt a típusú számlálót “ripple carry counter” – nek hívják.

most értsük meg ennek a számlálónak a működését. Láthatjuk, hogy az összes JK flip-flop van konfigurálva T flip-flop. Az első T flip flop bemenete rögzített, ami magas (1), A kimenet pedig a következő flip flop bemenet, valamint az első és a kapu. A második flip flop kimenete az első és a kapu, az első és a kapu kimenete pedig a következő flip flop bemenet. Ezután ezt a sorrendet megismételjük az összes következő papucsra.

ahogy óraimpulzusokat adunk ennek az áramkörnek, az első flip flop vált, és a Kimenet magas lesz. Most bemenet második bemenet magas, és mivel a következő óra impulzus adott, akkor a második flip flop fog váltani, és ez lesz a magas. Az első flip flop a második óránál is vált, és alacsony lesz. A harmadik órában az első flip flop magas lesz, de mivel a második flip flop bemenete alacsony volt, nem fog váltani, és magas marad. Most az első és a kapu aktív, és a kimenete magas lesz, ami a harmadik flip flop bemenete. A negyedik óra impulzusánál az első és a második flip – flop alacsony lesz, a harmadik flip flop pedig vált, és magas lesz. Ez a folyamat minden flip-flop esetében megismétlődik.

2. Szinkron fel számláló ripple carry számláló nélkül

nézzük meg egy 5 bites szinkron fel számláló kialakítását ripple carry nélkül.

ebben a számlálóban Az and gate bemenete növekszik, ahogy a flip-flop növekszik. Mivel nem adjuk meg az előző és a következő és a kapu kimenetét, hanem közvetlenül adjuk meg az összes korábbi flip-flop kimenetet és kaput. Tehát, ahogy a flip flop száma növekszik, a gate bemenetek száma is növekszik. Ez a fajta flip flop az úgynevezett “nélkül ripple carry counter”. Ennek a számlálónak a működése megegyezik a korábban kifejtettekkel.

szinkron lefelé számláló

tudjuk, hogy a felfelé számláló lefelé történő átalakításához csak meg kell változtatnunk a kimenet helyzetét a papucsokban. Tehát nézzük meg mindkét típusú szinkron lefelé számláló áramkörét.

1. Szinkron lefelé számláló ripple carry

lássuk a logikai áramkör szinkron lefelé számláló ripple carry.

Tehát, amint láthatja, hogy a kimenetet ‘Q’ kimenetről ‘~Q’ kimenetre változtattuk, hogy elérjük a számlálót.

2. Szinkron lefelé számláló ripple carry nélkül

nézzük meg a szinkron lefelé számláló logikai áramkörét ripple carry nélkül.

Tehát, amint ebben a számlálóban is láthatja, hogy a kimenetet ‘Q’ kimenetről ‘~Q’ kimenetre változtattuk a lefelé számláló elérése érdekében.

különleges típusú számláló

vannak speciális típusú számláló áll rendelkezésre, és ezek a “gyűrű számláló” és a “Johnson számláló”. Lássuk őket egyenként.

gyűrű számláló

ez egy speciális típusú szinkron számláló. Ez egy shift típusú számláló, ezért shift számlálónak is nevezik. Ebben a számlálóban az adatok jobbról balra vagy balról jobbra mozognak. Lássuk a gyűrűszámláló logikai áramkörét.

mint látható, hogy az utolsó flip-flop kimenete az első flip-flop bemenete, az első flip-flop kimenete a második flip-flop kimenete és így tovább. Tehát az adatok balról jobbra tolódnak. Ebben a számlálóban a jobb vagy bal szélső flip-flop kezdetben ‘1’-re van állítva, és minden más flip-flop törlődik. Minden óraimpulzusnál ez az’ 1 ‘ eltolódik. Most nézzük meg a gyűrűszámláló igazságtábláját.

számlálási lépés gyűrű számláló lesz 20, 21, 22….2N-1. ahol N A flip flop száma.

FOUT = FCLK/N

Johnson számláló

ez is egy speciális típusú szinkron számláló. Egy flip-flopot kellett előre beállítanunk a gyűrűszámlálóban, de a Johnson counter visszacsatolásban az utolsó flip-flop “~Q” kimenete van megadva. Meg kell tisztítanunk az összes papucsot.

mint látható, hogy az utolsó flip-flop” ~Q ” kimenete az első flip-flop bemenete, az első flip-flop kimenete a második flip-flop kimenete stb. Tehát az adatok balról jobbra tolódnak. Ebben a számlálóban nem kell kezdetben az LSB vagy az MSB flip flop értékét ‘1’-re állítanunk, csak törölnünk kell az összes flip-flopot. Az első óra impulzus “1”, amely a” ~Q3 “eltolódik, és ez lesz tárolva Q0 amíg” ~Q3 ” nem “0”. Most nézzük meg a Johnson számláló igazságtábláját.

Óra	~K3	K3	K2	K1	K0
1	1	0	0	0	0
2	1	0	0	0	1
3	1	0	0	1	1
4	1	0	1	1	1
5	0	1	1	1	1
6	0	1	1	1	0
7	0	1	1	0	0
8	0	1	0	0	0
9	1	0	0	0	0

Alkalmazások számláló

• számlálás bármilyen digitális impulzus
• frekvencia Osztás
• digitális órák
• Analóg digitális átalakító (ADC)

néhány számláló Chip (számláló IC)

1. 74HC161: – ez egy 4 bites szinkron BCD (bináris kódolású decimális) számláló aszinkron alaphelyzetbe állítással. A Texas Instruments (TI) gyártja.
2. 74hc163:- ez egy 4 bites szinkron bináris számláló aszinkron alaphelyzetbe állítással és szinkron terheléssel. A Texas Instruments (TI) gyártja.
3. 74HC191:- ez egy 4 bites szinkron bináris fel/le számláló aszinkron alaphelyzetbe állítással és szinkron terheléssel. Az NXP gyártja.
4. 74HC160:- Ez egy 4 bites előre beállítható szinkron BCD számláló aszinkron alaphelyzetbe állítással. Az NXP gyártja.
5. CD4017B:– ez egy 4 fokozatú szinkron évtized számláló dekódolt kimenetekkel (0-9). További információért kattintson ide.