Counter și aplicarea sa în Digital electronics
Counter este un dispozitiv foarte important pentru electronica. Este utilizat în multe circuite electronice. Un contor digital contează practic impulsurile de ceas aplicate pinului său de ceas. Îl putem folosi cu afișaj pentru a vedea vizual numărul de impulsuri digitale. Contor Digital cu senzor este folosit pentru a, de exemplu, conta de câte ori senzor declanșat. Putem folosi senzorul de numărare a bătăilor inimii pentru a monitoriza impulsurile inimii folosind afișajul digital al contorului. Acesta este un exemplu; există multe aplicații ale contorului digital. Acum există două tipuri de contor.
- contor asincron (contor de ondulare)
- contor sincron
cuprins
contor asincron sau contor de ondulare
un contor up contează. În acest contor impulsuri de ceas externe sunt aplicate la un singur flip-flop și alte flip-flop devine Ceasuri de ieșire’ ~Q ‘ de cel precedent. La care flip-flop Ceasuri externe sunt aplicate ‘Q’ ieșire de care flip-flop este LSB (bit puțin semnificative). Dacă nu știți ce este LSB, citiți această postare. Există două tipuri de contor asincron.
asincron up counter
acum să vedem un 4 bit asincron up counter design.
figura de mai sus este un contor asincron de 4 biți. Se poate conta de la 0 la 15, astfel încât numărul posibil de ieșire este 16. Deci, modul său este 16, adică 24, unde 4 este numărul de flip-flops. La ceasul 16, Acest contor se va reseta la poziția inițială. Se compune din patru flip – flop de tip D. Intrarea’ D ‘ a fiecărui flip-flop este conectată la Q inversat (~Q) și la pinul ceasului următorului flip-flop. După cum puteți vedea că pulsul ceasului extern este dat primului flip-flop, dar impulsurile ceasului pentru alte flip-flops sunt ieșirea ‘~Q’ a celui precedent. Ieșirea ‘ Q ‘ este ieșirea contorului.
la starea inițială când nu se aplică Ceasuri externe, atunci ieșirea ‘~Q’ a tuturor flip-flop-urilor va fi ridicată, care este conectată la intrarea ‘D’. Când se aplică un impuls de ceas extern, primul flip-flop va stoca acel ‘ 1 ‘care a fost prezent pe’~Q’. Acum, producția’ Q ‘A primului flip-flop va fi ridicată și’ ~Q ‘ va fi scăzută.
la al doilea ceas primul flip-flop va reseta și ‘Q’ ieșire de primul flip-flop va fi scăzut și ‘~Q’ va fi mare. Acum Ceas de intrare de-al doilea flip-flop a primit un mic la mare ceas de tranziție, deoarece este conectat la ‘~Q’ de primul flip-flop. În al doilea rând flip-flop va repeta tot procesul de la fiecare ieșire ‘~Q’ de modificări starea sa de la mic la mare. Acest proces se va aplica tuturor flip-flop-urilor care sunt conectate în circuit. În acest fel acest circuit contează în sus.
să vedem forma de undă asincronă pe 4 biți.
dacă vedeți cu atenție forma de undă, veți observa că impulsurile de ceas externe se împart la fiecare ieșire. La primul ceas de ieșire se împarte la 2, la al doilea ceas de ieșire se împarte 4 și așa mai departe. Deci, contorul poate fi folosit ca divizor de frecvență digitală.
FN = FCLK/2n
unde:
Fn = frecvență la QN
N = Numărul de flip-flop
putem scrie tabelul adevărului creând o fereastră a unui ceas extern și verificând ieșirile în forma de undă. De exemplu, a se vedea figura de mai jos.
la primul ceas ieșirea ‘Q0 ‘este’ 1′, ieșirea’ Q1 ‘este’ 0′, ieșirea’ Q2 ‘este’ 0 ‘și ieșirea’ Q3 ‘este’0’. Acum să verificăm ieșirile la al doilea impuls de ceas.
la al doilea ceas, ieșirea ‘Q0’ este ‘0’, ieșirea ‘Q1’ este ‘1’, ieșirea ‘Q2’ este ‘0’ și ieșirea ‘Q3’ este ‘0’. Acum vom scrie tabelul adevărului privind ieșirile la fiecare impuls de ceas.
| ceas | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 | echivalent zecimal al ieșirii binare |
| 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 |
după cum puteți vedea că acest contor numără de la 0 la 15, deci acesta este un contor în sus, iar tabelul de mai sus este tabelul de adevăr al contorului de 4 biți în sus.
contor asincron în jos
un contor în jos contează în jos și după cum știm deja că impulsurile de ceas externe sunt date la un singur flip-flop în contor asincron. În acest contor luăm ieșiri din ieșirea ‘~Q’.
după cum puteți vedea că ne-am schimba doar pozițiile de ieșire pentru a face în jos contra. Întrucât toate circuitul de restul este similar cu contorul de sus. Acum să vedem forma sa de undă de ieșire.
putem găsi tabelul de adevăr folosind metoda anterioară; am folosit pentru a găsi tabelul de adevăr de până contra.
| ceas | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 | echivalent zecimal al ieșirii binare |
| 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 |
contor sincron
în contor sincron impulsuri de ceas extern este dat la toate flip-flops. Dar folosim logică suplimentară în acest contor. Există două tipuri de contor sincron, precum și contor asincron.
contor sincron în sus
după cum știm că un contor în sus contează în sus. Există două tipuri de contor sincron.
1. Contor sincron cu ripple carry
să vedem designul unui contor sincron de 4 biți cu ripple carry.
diagrama de sincronizare (forma de undă de sincronizare)și tabelul de adevăr este același contor asincron. După cum puteți vedea că are și poartă la fiecare flip flop, cu excepția primului care este LSB flip flop. Fiecare poartă are două intrări. Ieșire de fiecare și poarta sunt And ‘ Ed ieșire de toate anterioare flip-flops și este de intrare de următorul flip-flop. Pentru a da And ‘ Ed de ieșire anterioare toate flip-flops la next și gate, ieșire de anterioare și gate este dat la next next și gate. Acest tip de contor se numește “ripple carry counter”.
acum să înțelegem funcționarea acestui contor. Puteți vedea că toate JK flip-flop este configurat ca t flip flop. Intrare de primul t flip flop este fix, care este mare (1) și de ieșire este dat la următoarea intrare flip flop și prima și poarta. Ieșirea din al doilea flip flop este dată la prima și poarta și ieșirea din prima și poarta este dată la următoarea intrare flip flop. Apoi, această secvență se repetă pentru toate următoarele flip flops.
pe măsură ce dăm impulsuri de ceas acestui circuit, primul flip flop va comuta și ieșirea sa va deveni ridicată. Acum, intrarea a doua intrare este mare și, pe măsură ce pulsul ceasului următor este dat, atunci al doilea flip flop va comuta și va deveni ridicat. Primul flip flop va comuta, de asemenea, la al doilea ceas și va deveni scăzut. La cel de-al treilea ceas, primul flip flop va comuta și va deveni ridicat, dar din moment ce intrarea celui de-al doilea flip flop a fost scăzută, nu va comuta și va rămâne ridicată. Acum, prima și poarta este acum activă și ieșirea sa va fi ridicată, care este intrarea celui de-al treilea flip flop. La al patrulea impuls de ceas este dat, primul și al doilea flip – flops va fi scăzut și al treilea flip flop va comuta și va deveni mare. Acest proces se va repeta pentru toate flip flops.
2. Contor sincron până Fără ripple carry counter
să vedem proiectarea unui contor sincron de 5 biți fără ripple carry.
în acest contor de intrare și poarta este în creștere ca flip-flop crește. Pentru că nu dăm ieșirea anterioară și următoare și poarta în schimb, oferim direct tuturor ieșirilor anterioare și poarta. Deci, pe măsură ce numărul de flip flop crește, numărul de intrare și poarta crește, de asemenea. Acest tip de flip flop se numește “fără ripple carry counter”. Funcționarea acestui contor este aceeași cu cea explicată mai devreme.
contor sincron în jos
știm că pentru a converti un contor în sus în jos contra trebuie doar să schimbe poziția de ieșire în flip-flops. Deci, să vedem circuitul pentru ambele tipuri de contor sincron în jos.
1. Contor sincron în jos cu ripple carry
să vedem circuitul logic pentru contorul sincron în jos cu ripple carry.
Deci, după cum puteți vedea că am schimbat ieșirea de la ieșirea ‘Q’ la ieșirea ‘~Q’ pentru a obține contorul în jos.
2. Contor sincron în jos fără ripple carry
să vedem circuitul logic pentru contorul sincron în jos fără ripple carry.
Deci, după cum puteți vedea și în acest contor că am schimbat ieșirea de la ieșirea ‘Q’ la ieșirea ‘~Q’ pentru a obține contorul în jos.
tip Special de contor
există un tip special de contor disponibil și sunt “contor de inel” și “contor Johnson”. Să le vedem unul câte unul.
contor de inel
acesta este un tip special de contor sincron. Este un contor de tip shift, deci este numit și contor shift. În acest contor de date se deplasează de la dreapta la stânga sau de la stânga la dreapta. Să vedem circuitul logic al contorului inelului.
după cum puteți vedea că ieșirea ultimului flip-flop este intrarea pentru primul flip flop, ieșirea primului flip-flop este intrarea pentru al doilea flip-flop și așa mai departe. Deci, datele se vor deplasa de la stânga la dreapta. În acest contor, flip-flop-ul din dreapta sau din stânga este setat inițial la ‘1’ și toate celelalte flip-flop sunt șterse. La fiecare impuls de ceas Acest ‘ 1 ‘ va fi schimbat. Acum să vedem tabelul de adevăr al contorului de inel.
numărarea pas de contor inel va fi 20, 21, 22….2N-1. unde N este numărul de flip flop.
FOUT = FCLK/N
Johnson counter
acesta este, de asemenea, un contor sincron de tip special. A trebuit să presetăm un flip-flop în ring counter, dar în Johnson counter feedback-ul este dat sub formă de ieșire “~Q” din ultimul flip-flop. Trebuie să curățăm toți șlapi.
după cum puteți vedea că ieșirea “~Q” a ultimului flip-flop este intrarea pentru primul flip flop, ieșirea primului flip-flop este intrarea pentru al doilea flip-flop și așa mai departe. Deci, datele se vor deplasa de la stânga la dreapta. În acest contor nu trebuie să setăm inițial LSB sau MSB flip flop la ‘1’, trebuie doar să ștergem toate flip-flop-urile. La primul impuls de ceas “1”, Care este pe” ~Q3 “va fi mutat și va fi stocat în Q0 până când” ~Q3 “nu este “0”. Acum să vedem tabelul adevărului lui Johnson counter.
| Ceas | ~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 |
aplicații ale contorului
- numărarea oricărui impuls digital
- Divizia de frecvență
- ceasuri digitale
- Analog la convertor digital (ADC)
unele jetoane counter (counter IC)
- 74HC161: – este un contor BCD sincron pe 4 biți (zecimal codat binar) cu Resetare asincronă. Este fabricat de Texas Instruments (TI).
- 74HC163:- este un contor binar sincron pe 4 biți cu Resetare asincronă și încărcare sincronă. Este fabricat de Texas Instruments (TI).
- 74HC191:- este un contor binar binar de 4 biți, cu Resetare asincronă și încărcare sincronă. Este fabricat de NXP.
- 74HC160:- Este un contor BCD sincron de 4 biți pre-setabil cu Resetare asincronă. Este fabricat de NXP.
- CD4017B:– este un contor de decadă sincron în 4 etape cu ieșiri decodate (0-9). Pentru mai multe informații click aici.
Leave a Reply