Při pečlivém sledování výrobní linky skleněných lahví, které byly baleny stroji po 10 lahvích na balíček, vás zajímá zvídavá otázka - Jak stroj ví, že počítá počet lahví? Co učí stroje, jak počítat? Hledání odpovědi na řešení této kuriozity povede k velmi zajímavému vynálezu s názvem - „ Počítadlo 'Počítadla jsou obvod, který počítá aplikované hodinové impulsy.' Obvykle jsou navrženy pomocí žabek. Na základě způsobu, jakým jsou hodiny použity pro jejich fungování, jsou čítače klasifikovány jako Synchronní a asynchronní čítače . V tomto článku se podívejme na asynchronní čítač, který je notoricky známý jako Počítadlo zvlnění .
Co je to Ripple Counter?
Před přechodem na Ripple Counter se seznámíme s podmínkami Synchronní a asynchronní čítače . Počítadla jsou obvody vyrobené pomocí klopných obvodů. Synchronní čítač, jak název napovídá, má vše žabky synchronizovaná práce s hodinovým pulzem i navzájem. Zde se hodinový impuls aplikuje na každý klopný obvod.
Zatímco v asynchronním čítači je taktovací impuls aplikován pouze na počáteční klopný obvod, jehož hodnota by byla považována za LSB. Namísto hodinového pulzu výstup prvního klopného obvodu funguje jako hodinový puls k dalšímu klopnému obvodu, jehož výstup se používá jako hodiny k dalšímu klopnému obvodu v řadě atd.
V asynchronním čítači tedy po přechodu předchozího klopného obvodu dojde k přechodu dalšího klopného obvodu, nikoli současně, jak je vidět v Synchronním čítači. Zde jsou klopné obvody připojeny v uspořádání Master-Slave.
Počítadlo zvlnění: Čítač zvlnění je asynchronní čítač. Dostalo to své jméno, protože hodinový puls vlní obvodem. Počítadlo zvlnění n-MOD obsahuje n počet klopných obvodů a obvod může počítat až 2n před obnovením původní hodnoty.
Tyto čítače mohou počítat různými způsoby na základě jejich obvodů.
UP COUNTER: Spočítá hodnoty vzestupně.
POČÍTAČ DOLŮ: Spočítá hodnoty v sestupném pořadí.
POČÍTAČ NAHORU: Čítač, který může počítat hodnoty buď ve směru vpřed nebo vzad, se nazývá čítač nahoru nebo dolů nebo reverzibilní čítač.
DIVIDE by N COUNTER: Namísto binárního souboru můžeme někdy vyžadovat počítání až do N, což je základna 10. Počítadlo zvlnění, které může počítat až do hodnoty N, která není mocninou 2, se nazývá Počítadlo dělení N.
Obvodové schéma čítače zvlnění a časové schéma
The fungování počítadla zvlnění lze nejlépe pochopit pomocí příkladu. Na základě počtu použitých klopných obvodů lze navrhnout 2bitové, 3bitové, 4bitové… .. čítače zvlnění. Podívejme se na fungování 2-bitů binární čítač zvlnění porozumět konceptu.
NA binární čítač může počítat až 2-bitové hodnoty. tj. Počitadlo 2-MOD může počítat 2dva= 4 hodnoty. Protože zde je n hodnota 2, použijeme 2 klopné obvody. Při výběru typu klopného obvodu je třeba mít na paměti, že počítadla zvlnění mohou být navržena pouze pomocí těch klopných obvodů, které mají podmínku přepínání jako v Žabky JK a T. .
Binární čítač zvlnění pomocí JK Flip Flop
Uspořádání obvodu a binární čítač zvlnění je znázorněno na obrázku níže. Tady dva Žabky JK Používají se J0K0 a J1K1. Vstupy JK klopných obvodů jsou napájeny signálem vysokého napětí, který je udržuje ve stavu 1. Symbol hodinového impulzu označuje záporný spouštěný hodinový puls. Z obrázku je možné pozorovat, že výstup Q0 prvního klopného obvodu je aplikován jako hodinový puls na druhý klopný obvod.
Binární čítač zvlnění pomocí JK Flip Flop
Zde je výstup Q0 LSB a výstup Q1 bit MSB. Fungování čítače lze snadno pochopit pomocí tabulky pravdy flip flopu JK.
| Jn | Kn | Qn + 1 |
| 0 1 0 1 | 0 0 1 1 | Qn 1 0 Qn |
Takže podle tabulky Pravdy, když jsou oba vstupy 1, další stav bude doplňkem předchozího stavu. Tato podmínka se používá ve zvlněném flip flopu. Protože jsme aplikovali vysoké napětí na všechny vstupy JK klopných obvodů, jsou ve stavu 1, takže musí přepínat stav na záporném konci hodinového pulzu, tj. při přechodu 1 na 0 hodinového pulzu. Časový diagram binárního čítače zvlnění jasně vysvětluje operaci.
Schéma časování binárního čítače zvlnění
Z časovacího diagramu můžeme pozorovat, že Q0 mění stav pouze během záporné hrany aplikovaných hodin. Zpočátku je klopný obvod ve stavu 0. Klopný obvod zůstává ve stavu, dokud se aplikované hodiny nezmění z 1 na 0. Protože hodnoty JK jsou 1, měl by se klopný obvod přepnout. Změní tedy stav z 0 na 1. Proces pokračuje pro všechny pulsy hodin.
Počet vstupních impulzů | Q1 | Q0 |
| 0 1 dva 3 4 | - 0 0 1 1 | - 0 1 0 1 |
Pokud jde o druhý klopný obvod, zde je křivka generovaná klopným obvodem 1 dána jako hodinový puls. Jak tedy vidíme na časovacím diagramu, když Q0 přechází z 1 na 0, stav Q1 se změní. Zde neuvažujte o výše uvedeném hodinovém pulsu, sledujte pouze průběh Q0. Všimněte si, že výstupní hodnoty Q0 jsou považovány za LSB a Q1 jsou považovány za MSB. Z časovacího diagramu můžeme pozorovat, že čítač spočítá hodnoty 00,01,10,11, poté se sám resetuje a začíná znovu od 00,01, ... dokud nejsou na klopný obvod J0K0 aplikovány hodinové impulsy.
3bitové počítadlo zvlnění pomocí klopného obvodu JK - tabulka pravdy / časový diagram
U 3bitového čítače zvlnění jsou v obvodu použity tři klopné obvody. Protože zde je hodnota „n“ tři, počítadlo může počítat až 23= 8 hodnot, tj. 000,001,010,011,100,101,110,111. Schéma zapojení a schéma časování jsou uvedeny níže.
Binární čítač zvlnění pomocí JK Flip Flop
3-bitové schéma časování čítače zvlnění
Zde je výstupní křivka Q1 dána jako hodinový puls klopnému obvodu J2K2. Takže když Q1 přechází z 1 na 0 přechodů, stav Q2 se změní. Výstupem Q2 je MSB.
Počet pulzů | Qdva | Q1 | Q0 |
0 1 dva 3 4 5 6 7 8 | - 0 0 0 0 1 1 1 1 | - 0 0 1 1 0 0 1 1 | - 0 1 0 1 0 1 0 1 |
4bitový čítač zvlnění pomocí klopného obvodu JK - obvodové schéma a časové schéma
Ve 4bitovém čítači zvlnění je hodnota n 4, používají se 4 klopné obvody JK a čítač může počítat až 16 pulzů. Pod schéma zapojení a časové schéma jsou uvedeny spolu s tabulkou pravdy.
4bitový čítač zvlnění pomocí JK Flip Flop
4bitové schéma časování čítače zvlnění
4bitový čítač zvlnění pomocí funkce D Flip Flop
Pokud jde o výběr flip flopu pro počítadlo zvlnění, je důležité vzít v úvahu, že flip flop by měl obsahovat podmínku pro přepínání stavů. Tuto podmínku splňují pouze žabky T a JK.
Z tabulky pravdy D žabky , je jasně vidět, že neobsahuje přepínací podmínku. Takže když má flip flop použitý jako Ripple Counter D počáteční hodnotu jako 1. Když hodinový puls podstoupí přechod z 1 na 0, flip flop by měl změnit stav. Ale podle tabulky pravdivosti, když hodnota D je 1, zůstane na 1, dokud se hodnota D nezmění na 0. Takže průběh klopného obvodu D0 zůstane vždy 1, což není užitečné pro počítání. Klopný flop D tedy není považován za konstrukci Ripple Counters.
Vydělte N počitadlem
Počítadlo zvlnění počítá hodnoty až do 2n. Takže počítat hodnoty, které nejsou mocninami 2, není možné s obvody které jsme dosud viděli. Ale modifikací můžeme vytvořit čítač zvlnění, který spočítá hodnotu, kterou nelze vyjádřit jako mocninu 2. Takový čítač se nazývá Vydělte N počitadlem .
Počítadlo dekády
Počet žabek n, které mají být použity v tomto designu, je zvolen tak, že 2n> N, kde N je počet čítačů. Spolu s klopnými obvody je přidána zpětnovazební brána, takže při počtu N se všechny klopné obvody resetují na nulu. Tento zpětnovazební obvod je prostě a Brána NAND jejichž vstupy jsou výstupy Q těch klopných obvodů, jejichž výstup Q = 1 při počtu N.
Podívejme se na obvod čítače, pro který je hodnota N 10. Tento čítač je také známý jako Počítadlo dekády protože se počítá do 10. Zde by měl být počet žabek 4 kvůli 24= 16> 10. A při počtu N = 10 budou výstupy Q1 a Q3 1. Takže jsou uvedeny jako vstupy do brány NAND. Výstup brány NAND se aplikuje na všechny klopné obvody, čímž se vynulují.
Nevýhody počítadla zvlnění
Doba šíření přenosu je čas, který počítadlo potřebuje k dokončení své odezvy na daný vstupní impuls. Stejně jako u čítače zvlnění je hodinový puls asynchronní, vyžaduje více času na dokončení odpovědi.
Aplikace čítače zvlnění
Tyto počitadla se často používají pro měření času, měření frekvence, měření vzdálenosti, měření rychlosti, generování křivek, frekvenční dělení, digitální počítače, přímé počítání atd.
O to tedy jde stručné informace o počitadle zvlnění, fungování konstrukce binárních, 3bitových a 4bitových čítačů pomocí JK-Flip Flop spolu s obvodovým schématem, časový rozvrh zvlnění čítače a tabulka pravdy. Hlavním důvodem pro konstrukci čítače zvlnění s D-Flip Flop, nevýhody a aplikace Ripple Counter. tady je otázka pro vás, co je 8bitový čítač zvlnění ?
