Giới thiệu về bộ đếm - Các loại bộ đếm

Giới thiệu về bộ đếm - Các loại bộ đếm

Bộ đếm là một thiết bị kỹ thuật số và đầu ra của bộ đếm bao gồm một trạng thái được xác định trước dựa trên các ứng dụng xung clock. Đầu ra của bộ đếm có thể được sử dụng để đếm số lượng xung. Nói chung, bộ đếm bao gồm một sự sắp xếp lật ngược có thể là bộ đếm đồng bộ hoặc bộ đếm không đồng bộ. Trong bộ đếm đồng bộ, chỉ có một xung nhịp i / p được cấp cho tất cả các flip-flop, trong khi trong bộ đếm không đồng bộ, o / p của flip flop là tín hiệu đồng hồ từ đồng hồ gần đó. Các ứng dụng của bộ vi điều khiển cần đếm các sự kiện bên ngoài như tạo độ trễ thời gian bên trong chính xác và tần số của các chuyến tàu xung. Những sự kiện này thường được sử dụng trong hệ thống kỹ thuật số và máy tính. Cả hai sự kiện này đều có thể được thực thi bằng kỹ thuật phần mềm, nhưng các vòng lặp phần mềm để đếm sẽ không cho kết quả chính xác hơn một chút các chức năng quan trọng không được thực hiện. Những vấn đề này có thể được khắc phục bằng bộ định thời và bộ đếm trong bộ vi điều khiển được sử dụng làm ngắt.

Bộ đếm

Bộ đếm



Các loại quầy

Bộ đếm có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau tùy theo cách chúng được tính giờ. họ đang




  • Bộ đếm không đồng bộ
  • Bộ đếm đồng bộ
  • Bộ đếm thập kỷ không đồng bộ
  • Bộ đếm thập kỷ đồng bộ
  • Bộ đếm lên xuống không đồng bộ
  • Bộ đếm lên xuống đồng bộ

Để hiểu rõ hơn về loại quầy này, ở đây chúng tôi xin thảo luận về một số loại quầy.

Bộ đếm không đồng bộ

Sơ đồ của bộ đếm không đồng bộ 2 bit được hiển thị bên dưới. Đồng hồ bên ngoài chỉ được kết nối với đồng hồ i / p của FF0 (lật đầu tiên). Vì vậy, FF này thay đổi trạng thái ở cạnh giảm của mọi xung đồng hồ, nhưng FF1 chỉ thay đổi khi được kích hoạt bởi cạnh giảm của Q o / p của FF0. Do độ trễ lan truyền tích phân qua FF, sự thay đổi của xung đồng hồ i / p và sự thay đổi của Q o / p của FF0 không bao giờ có thể xảy ra cùng một lúc. Vì vậy, FF không thể được kích hoạt đồng thời, tạo ra hoạt động không đồng bộ.



Bộ đếm không đồng bộ

Bộ đếm không đồng bộ

Lưu ý rằng để dễ hiểu, các thay đổi của Q0, Q1 & CLK trong biểu đồ trên được hiển thị dưới dạng đồng thời, mặc dù đây là bộ đếm không đồng bộ. Trên thực tế, có một độ trễ nhỏ b / n khi Q0, Q1 và CLK thay đổi.

Nói chung, tất cả các i / ps CLEAR được kết nối với nhau, vì vậy trước khi bắt đầu đếm thì một xung đơn có thể xóa tất cả các FF. Xung đồng hồ được đưa vào FF0 được tạo gợn sóng qua các bộ đếm mới sau khi truyền chậm trễ, chẳng hạn như gợn sóng trên mặt nước, do đó có thuật ngữ Bộ đếm Ripple.




Sơ đồ mạch của bộ đếm gợn sóng hai bit bao gồm bốn trạng thái khác nhau, mỗi trạng thái bao gồm một giá trị đếm. Tương tự như vậy, một bộ đếm với n FF có thể có 2N trạng thái. Số trạng thái trong bộ đếm được gọi là số mod của nó. Do đó bộ đếm hai bit là bộ đếm mod-4.

Bộ đếm thập kỷ không đồng bộ

Trong bộ đếm trước đó có 2n trạng thái. Tuy nhiên, bộ đếm có trạng thái nhỏ hơn 2n cũng có thể. Chúng được thiết kế để không có. các trạng thái trong chuỗi của chúng. Chúng được gọi là chuỗi rút gọn được thực hiện bằng cách điều khiển bộ đếm tái chế trước khi đi qua tất cả các trạng thái của nó. Mô đun chung cho các bộ đếm có chuỗi rút gọn là 10. Một bộ đếm có 10 trạng thái trong chuỗi của nó được gọi là bộ đếm thập kỷ. Mạch đếm thập kỷ được thực hiện được đưa ra dưới đây.

Sơ đồ mạch đếm thập kỷ không đồng bộ

Sơ đồ mạch đếm thập kỷ không đồng bộ

Khi bộ đếm đếm đến mười, thì tất cả các FF sẽ bị xóa. Lưu ý rằng chỉ Q1 và Q3 cả hai được sử dụng để giải mã số đếm là 10, được gọi là giải mã một phần. Đồng thời một trong các trạng thái khác từ 0-9 có cả Q1 & Q3 sẽ ở mức cao. Loạt bảng đếm thập kỷ được đưa ra dưới đây.

Trình tự của Bộ đếm thập kỷ

Trình tự của Bộ đếm thập kỷ

Bộ đếm lên xuống không đồng bộ

Trong các ứng dụng cụ thể, bộ đếm phải có khả năng đếm cả lên và xuống. Mạch bên dưới là bộ đếm lên và xuống ba bit, đếm LÊN hoặc XUỐNG dựa trên trạng thái tín hiệu điều khiển. Khi i / p TĂNG ở 1 và i / p XUỐNG ở 0, cổng NAND giữa FF0 & FF1 sẽ chuyển o / p (Q) không đảo ngược của flip flop (FF0) vào đồng hồ i / p của flip flop (FF1). Tương tự như vậy, o / p không đảo ngược của Flip Flop1 sẽ được dẫn qua cổng NAND khác vào i / p đồng hồ của flip-flop2. Do đó bộ đếm sẽ đếm ngược.

Sơ đồ mạch bộ đếm lên xuống không đồng bộ

Sơ đồ mạch bộ đếm lên xuống không đồng bộ

Khi i / p điều khiển (UP) ở 0 & DOWN ở 1, o / ps đảo ngược của flip-flop0 (FF0) và flip-flop1 (FF) được gắn vào đồng hồ i / ps của FF1 & FF2 riêng biệt . Nếu ban đầu các FF được thay đổi thành 0, thì bộ đếm sẽ đi qua chuỗi bên dưới khi các xung i / p được áp dụng. Lưu ý rằng bộ đếm lên xuống không đồng bộ chậm hơn bộ đếm lên / xuống bộ đếm TĂNG do có thêm độ trễ lan truyền do các cổng NAND đưa vào.

Trình tự của bộ đếm lên xuống không đồng bộ

Trình tự của bộ đếm lên xuống không đồng bộ

Bộ đếm đồng bộ

Trong này loại quầy , CLK i / ps của tất cả các FF được kết nối với nhau và được kích hoạt bởi các xung i / p. Vì vậy, tất cả các FF thay đổi trạng thái ngay lập tức. Sơ đồ mạch dưới đây là một bộ đếm đồng bộ ba bit. Các đầu vào J và K của flip-flop0 được kết nối với HIGH. Flip-flop 1 có J & K i / ps của nó được kết nối với o / p của flip-flop0 (FF0) và các đầu vào J & K của flip-flop2 (FF2) được kết nối với o / p của cổng AND mà được cung cấp bởi o / ps của flip-flop0 và flip-flop1. Khi cả hai đầu ra của FF0 & FF1 đều ở mức CAO. Cạnh dương của xung CLK thứ tư sẽ làm cho FF2 thay đổi trạng thái do có cổng AND.

Sơ đồ mạch đếm đồng bộ

Sơ đồ mạch đếm đồng bộ

Dưới đây là chuỗi của bảng bộ đếm ba bit. Ưu điểm chính của các bộ đếm này là không có thời gian trễ ngày càng tăng do tất cả các FF được kích hoạt song song. Do đó, tần số hoạt động tối đa của bộ đếm đồng bộ này sẽ cao hơn đáng kể so với bộ đếm gợn sóng tương đương.

Xung CLK của bộ đếm đồng bộ

Xung CLK của bộ đếm đồng bộ

Bộ đếm thập kỷ đồng bộ

Bộ đếm đồng bộ đếm từ 0-9 tương tự như bộ đếm không đồng bộ và sau đó tái chế lại số không. Quá trình này được thực hiện bằng cách đưa 1010 trạng thái trở lại trạng thái 0000. Đây được gọi là trình tự bị cắt ngắn, có thể được thiết kế bởi mạch bên dưới.

Sơ đồ mạch đếm thập kỷ đồng bộ

Sơ đồ mạch đếm thập kỷ đồng bộ

Từ chuỗi trên bảng bên trái, chúng ta có thể quan sát thấy

  • Q0 ràng buộc trên mỗi và mọi xung CLK
  • Q1 thay đổi trên xung đồng hồ tiếp theo mỗi khi Q0 = 1 & Q3 = 0.
  • Q2 thay đổi trên xung đồng hồ tiếp theo mỗi khi Q0 = Q1 = 1.
  • Q3 thay đổi trên xung CLK tiếp theo mỗi lần khi Q0 = 1, Q1 = 1 & Q2 = 1 (đếm 7), hoặc khi Q0 = 1 & Q3 = 1 (đếm 9).
Trình tự của bộ đếm thập kỷ đồng bộ

Trình tự của bộ đếm thập kỷ đồng bộ

Các đặc điểm trên được sử dụng với Cổng VÀ hoặc cổng HOẶC . Sơ đồ logic của điều này được hiển thị trong sơ đồ trên.

Bộ đếm lên xuống đồng bộ

Bộ đếm Lên-Xuống đồng bộ ba bit, dạng bảng và chuỗi được đưa ra bên dưới. Loại bộ đếm này có i / p điều khiển hướng lên tương tự như bộ đếm lên xuống không đồng bộ, được sử dụng để điều khiển hướng của bộ đếm thông qua một loạt nhất định.

Sơ đồ mạch bộ đếm lên xuống đồng bộ

Sơ đồ mạch bộ đếm lên xuống đồng bộ

Chuỗi bảng cho thấy

  • Q0 ràng buộc trên mỗi xung CLK cho cả chuỗi lên và xuống
  • Khi Q0 = 1 cho chuỗi lên, thì trạng thái của Q1 thay đổi trên xung CLK tiếp theo.
  • Khi Q0 = 0 đối với chuỗi giảm, thì trạng thái của Q1 thay đổi trên xung CLK tiếp theo.
  • Khi Q0 = Q1 = 1 đối với chuỗi lên, thì trạng thái của Q2 thay đổi trên xung CLK tiếp theo.
  • Khi Q0 = Q1 = 0 đối với chuỗi giảm, thì trạng thái của Q2 thay đổi trên xung CLK tiếp theo.
Trình tự của bộ đếm thập kỷ đồng bộ

Trình tự của bộ đếm thập kỷ đồng bộ

Các đặc điểm trên được sử dụng với cổng VÀ, cổng HOẶC và cổng KHÔNG. Sơ đồ logic của điều này được hiển thị trong sơ đồ trên.

Ứng dụng của bộ đếm

Các ứng dụng của bộ đếm chủ yếu liên quan đến đồng hồ kỹ thuật số và ghép kênh. Ví dụ tốt nhất về bộ đếm song song với logic chuyển đổi dữ liệu nối tiếp được thảo luận dưới đây.

Một tập hợp các bit, thực hiện đồng thời trên các đường thẳng song song được gọi là dữ liệu song song. Một tập hợp các bit, thực hiện trên một dòng trong một chuỗi thời gian được gọi là dữ liệu nối tiếp. Việc chuyển đổi dữ liệu song song sang nối tiếp thường được thực hiện bằng cách sử dụng bộ đếm để cung cấp một chuỗi dữ liệu nhị phân, chọn i / ps của MUX, như được giải thích trong mạch bên dưới.

Chuyển đổi dữ liệu song song sang nối tiếp

Chuyển đổi dữ liệu song song sang nối tiếp

Trong mạch trên, bộ đếm modulo-8 bao gồm Q o / ps, được kết nối với dữ liệu, chọn i / ps của một MUX 8 bit . Nhóm dữ liệu song song 8 bit đầu tiên được áp dụng cho các đầu vào của MUX. Khi bộ đếm đi qua một chuỗi nhị phân từ 0-7, mỗi bit bắt đầu bằng D0, được chọn nối tiếp và chuyển qua MUX đến dòng o / p. Sau xung 8-CLK, byte dữ liệu đã được thay đổi thành định dạng nối tiếp và được gửi đi qua đường truyền. Sau đó, bộ đếm xử lý lại về 0 và thay đổi một byte song song khác nối tiếp nhau trong quá trình tương tự.

Do đó, đây là tất cả về bộ đếm và các loại bộ đếm, bao gồm Bộ đếm không đồng bộ, Bộ đếm đồng bộ, Bộ đếm thập kỷ không đồng bộ, Bộ đếm thập kỷ đồng bộ, Bộ đếm lên xuống không đồng bộ và Bộ đếm lên xuống đồng bộ. Hơn nữa, bất kỳ nghi ngờ nào liên quan đến chủ đề này hoặc bộ định thời và bộ đếm trong vi điều khiển 8051 hãy bình luận trong phần bình luận bên dưới.