Úvod do čítačů - typy čítačů

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Počítadlo je digitální zařízení a výstup počitadla zahrnuje předdefinovaný stav založený na aplikacích s hodinovými impulsy. Výstup z lze použít čítač spočítat počet pulzů. Čítače se obecně skládají z klopného obvodu, kterým může být synchronní čítač nebo asynchronní čítač. V synchronním čítači je všem klopným obvodům dána pouze jedna hodinová i / p, zatímco v asynchronním čítači je o / p flip flopu je hodinový signál z blízkého. Aplikace mikrokontrolér je třeba počítat vnější události, jako je přesné generování interního časového zpoždění a frekvence sledů pulzů. Tyto události se často používají v digitálních systémech a počítačích. Obě tyto události lze provést softwarovými technikami, ale softwarové smyčky pro počítání neposkytnou přesný výsledek, o něco důležitější funkce se nedělají. Tyto problémy lze napravit časovači a čítači v mikrokontrolérech, které se používají jako přerušení.

Počítadla

Počítadla



Typy čítačů

Počítadla lze rozdělit do různých typů podle způsobu jejich časování. Oni jsou


  • Asynchronní čítače
  • Synchronní čítače
  • Asynchronní čítače dekády
  • Čítače synchronních dekád
  • Asynchronní čítače nahoru a dolů
  • Synchronní čítače nahoru a dolů

Pro lepší pochopení tohoto typu čítačů zde diskutujeme některé čítače.



Asynchronní čítače

Schéma 2bitového asynchronního čítače je uvedeno níže. Vnější hodiny jsou připojeny pouze k hodinám i / p na FF0 (první klopný obvod). Tento FF tedy mění stav na sestupné hraně každého hodinového pulzu, ale FF1 se mění pouze při aktivaci sestupnou hranou Q o / p FF0. Kvůli zpoždění integrálního šíření přes FF nemůže nikdy dojít ke změně hodinového impulzu i / p a ke změně Q o / p FF0 přesně ve stejnou dobu. FF tedy nelze aktivovat současně a generovat asynchronní operaci.

Asynchronní čítače

Asynchronní čítače

Všimněte si, že pro usnadnění jsou změny Q0, Q1 a CLK ve výše uvedeném diagramu zobrazeny jako souběžné, i když se jedná o asynchronní čítač. Ve skutečnosti je malé zpoždění b / n u změn Q0, Q1 a CLK.

Obecně jsou všechny CLEAR i / ps propojeny dohromady, takže před zahájením počítání může jediný impulz vymazat všechny FF. Hodinový puls přiváděný do FF0 se vlní novými čítači po zpoždění šíření, jako je zvlnění na vodě, proto termín Ripple Counter.


Schéma zapojení dvoubitového čítače zvlnění zahrnuje čtyři různé stavy, z nichž každý sestává z hodnoty počtu. Podobně čítač s n FF může mít 2N stavy. Počet stavů v počitadle se nazývá jeho číslo módu. Dvoubitový čítač je tedy čítačem mod-4.

Asynchronní čítače dekády

V předchozím čítači mají 2n stavy. Čítače se stavy menšími než 2 n jsou ale také možné. Jsou navrženy tak, aby měly č. Tyto stavy se nazývají zkrácené sekvence, které jsou dosaženy tím, že se čítač recykluje, než projde všemi jeho stavy. Běžný modul pro čítače se zkrácenou sekvencí je 10. Počítadlo s 10 stavy v jeho sérii se nazývá dekáda. Implementovaný obvod dekády je uveden níže.

Asynchronní obvodové schéma čítače dekády

Asynchronní obvodové schéma čítače dekády

Když se počítadlo počítá do deseti, budou všechny FF vymazány. Všimněte si, že pouze Q1 a Q3 se používají k dekódování počtu 10, kterému se říká částečné dekódování. Současně jeden z ostatních stavů od 0-9 bude mít Q1 i Q3 vysoký. Série tabulky desetiletého čítače je uvedena níže.

Posloupnost počitadla dekády

Posloupnost počitadla dekády

Asynchronní čítače nahoru a dolů

V konkrétních aplikacích musí být počítadlo schopné počítat nahoru i dolů. Níže uvedený obvod je tříbitový čítač nahoru a dolů, který počítá NAHORU nebo DOLŮ na základě stavu řídicího signálu. Když je UP i / p na 1 & DOWN i / p je na 0, brána NAND mezi FF0 a FF1 bude bránit neinvertovaný o / p (Q) klopného obvodu (FF0) do hodinového i / p klopného obvodu (FF1). Podobně bude neinvertovaný o / p Flip Flop1 bránou přes druhou bránu NAND do hodinových i / p flip-flop2. Počítadlo se tedy bude počítat.

Asynchronní schéma zapojení čítače nahoru a dolů

Asynchronní schéma zapojení čítače nahoru a dolů

Jakmile je řídicí i / p (UP) na 0 a DOWN na 1, jsou obrácené o / ps flip-flop0 (FF0) a flip-flop1 (FF) brány do hodinových i / ps FF1 a FF2 odděleně . Pokud jsou FF zpočátku změněny na 0, pak čítač projde následující sérií, když se použijí pulsy i / p. Všimněte si, že asynchronní čítač nahoru a dolů je pomalejší než čítač nahoru / dolů z důvodu zvláštního zpoždění šíření zavedeného branami NAND.

Posloupnost asynchronního čítače nahoru a dolů

Posloupnost asynchronního čítače nahoru a dolů

Synchronní čítače

V tomhle typ čítačů , jsou CLK i / ps všech FF propojeny dohromady a jsou aktivovány pulzy i / p. Takže všechny FF mění stavy okamžitě. Schéma zapojení níže je tříbitový synchronní čítač. Vstupy J a K klopného obvodu0 jsou připojeny k HIGH. Flip-flop 1 má své J & K i / ps připojené k o / p flip-flop0 (FF0) a vstupy J & K flip-flop2 (FF2) jsou připojeny k o / p brány AND, která je napájen o / ps flip-flop0 a flip-flop1. Když jsou oba výstupy FF0 a FF1 VYSOKÉ. Kladná hrana čtvrtého impulzu CLK způsobí, že FF2 změní svůj stav kvůli bráně AND.

Schéma zapojení synchronního čítače

Schéma zapojení synchronního čítače

Série tabulky tříbitových čítačů je uvedena níže. Hlavní výhodou těchto čítačů je, že nedochází ke zvyšujícímu se časovému zpoždění, protože všechny FF jsou aktivovány paralelně. Maximální pracovní frekvence tohoto synchronního čítače bude tedy podstatně vyšší než u ekvivalentního čítače zvlnění.

CLK impulsy synchronních čítačů

CLK impulsy synchronních čítačů

Čítače synchronních dekád

Synchronní čítač počítá od 0-9 podobně jako asynchronní čítač a poté znovu recykluje nulu. Tento proces se provádí přenesením 1010 stavů zpět do stavu 0000. Toto se nazývá zkrácená sekvence, kterou může navrhnout obvod níže.

Obvodové schéma počítadla synchronního desetiletí

Obvodové schéma počítadla synchronního desetiletí

Ze série na levém stole to můžeme pozorovat

  • Q0 navazuje na každý pulz CLK
  • Q1 se mění na příštím hodinovém pulsu pokaždé, když Q0 = 1 & Q3 = 0.
  • Q2 se mění na příštím hodinovém pulsu pokaždé, když Q0 = Q1 = 1.
  • Q3 se mění na dalším pulzu CLK pokaždé, když Q0 = 1, Q1 = 1 & Q2 = 1 (počet 7), nebo když Q0 = 1 & Q3 = 1 (počet 9).
Posloupnost čítače synchronní dekády

Posloupnost čítače synchronní dekády

Výše uvedené charakteristiky se používají u Brána AND nebo brána OR . Logický diagram tohoto je uveden ve výše uvedeném diagramu.

Synchronní čítače nahoru a dolů

Níže jsou uvedeny tři bitové synchronní čítače nahoru a dolů, tabulková forma a série. Tento typ čítače má řízení nahoru / dolů i / p podobné jako asynchronní čítač nahoru a dolů, který se používá k řízení směru čítače přes určitou řadu.

Obvodové schéma synchronních čítačů nahoru a dolů

Obvodové schéma synchronních čítačů nahoru a dolů

Série tabulky ukazuje

  • Q0 navazuje na každý pulz CLK pro sérii nahoru i dolů
  • Když Q0 = 1 pro vyšší sérii, pak se stav Q1 změní na příštím impulzu CLK.
  • Když Q0 = 0 pro sestupnou řadu, pak se stav Q1 změní na dalším pulzu CLK.
  • Když Q0 = Q1 = 1 pro vyšší řadu, pak se stav Q2 změní na dalším impulzu CLK.
  • Když Q0 = Q1 = 0 pro sestupnou řadu, pak se stav Q2 změní na dalším impulzu CLK.
Posloupnost čítačů synchronních dekád

Posloupnost čítačů synchronních dekád

Výše uvedené charakteristiky se používají u brány AND, brány OR a brány NOT. Logický diagram tohoto je uveden ve výše uvedeném diagramu.

Aplikace čítačů

Aplikace čítačů zahrnují hlavně digitální hodiny a multiplexování. Nejlepší příklad čítače je paralelní s logikou převodu sériových dat popsanou níže.

Sada bitů, provádějící souběžně na paralelních linkách, se nazývá paralelní data. Sada bitů, provádějící na jednom řádku v časové řadě, se nazývá sériová data. Konverze dat paralelně-na-sériová se obvykle provádí pomocí čítače, čímž se získá binární řada dat, vyberte i / ps z MUX, jak je vysvětleno v níže uvedeném obvodu.

Převod dat paralelně na sériový

Převod dat paralelně na sériový

Ve výše uvedeném obvodu se čítač modulo-8 skládá z Q o / ps, které jsou připojeny k datům, vyberte i / ps 8bitový MUX . První 8bitová skupina paralelních dat se aplikuje na vstupy MUX. Jak čítač prochází binární řadou od 0-7, každý bit začíná D0, je vybrán sériově a předán MUX na linku o / p. Po pulzech 8-CLK byl datový bajt změněn na sériový formát a odeslán přenosovou linkou. Potom se čítač přepracuje zpět na 0 a v podobném procesu znovu sériově změní další paralelní bajt.

Jedná se tedy o čítače a typy čítačů, které zahrnují asynchronní čítače, synchronní čítače, asynchronní čítače dekády, synchronní čítače dekády, asynchronní čítače nahoru a dolů a synchronní čítače nahoru a dolů. Kromě toho jakékoli pochybnosti týkající se tohoto tématu nebo časovače a čítače v mikrokontroléru 8051 komentujte prosím níže v sekci komentářů.