ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับเคาน์เตอร์ - ประเภทของเคาน์เตอร์

ตัวนับเป็นอุปกรณ์ดิจิทัลและเอาต์พุตของตัวนับรวมถึงสถานะที่กำหนดไว้ล่วงหน้าตามแอปพลิเคชันพัลส์นาฬิกา ผลลัพธ์ของไฟล์ สามารถใช้เคาน์เตอร์ได้ นับจำนวนพัลส์ โดยทั่วไปเคาน์เตอร์ประกอบด้วยการจัดเรียงฟลิปฟล็อปซึ่งอาจเป็นตัวนับแบบซิงโครนัสหรือตัวนับแบบอะซิงโครนัส ในตัวนับแบบซิงโครนัสจะมีการกำหนดนาฬิกา i / p เพียงเครื่องเดียวให้กับฟลิปฟล็อปทั้งหมดในขณะที่ตัวนับแบบอะซิงโครนัส o / p ของ flip flop คือสัญญาณนาฬิกาจากสัญญาณนาฬิกาที่อยู่ใกล้ ๆ การใช้งานของ ไมโครคอนโทรลเลอร์ จำเป็นต้องมีการนับเหตุการณ์ภายนอกเช่นการสร้างการหน่วงเวลาภายในที่แน่นอนและความถี่ของรถไฟชีพจร เหตุการณ์เหล่านี้มักใช้ในระบบดิจิทัลและคอมพิวเตอร์ เหตุการณ์ทั้งสองนี้สามารถดำเนินการได้ด้วยเทคนิคซอฟต์แวร์ แต่การวนซ้ำของซอฟต์แวร์สำหรับการนับจะไม่ให้ผลลัพธ์ที่แน่นอนฟังก์ชันที่สำคัญกว่าเล็กน้อยจะไม่ทำ ปัญหาเหล่านี้สามารถแก้ไขได้โดยตัวจับเวลาและตัวนับในไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งใช้เป็นตัวขัดจังหวะ

เคาน์เตอร์

ประเภทของเคาน์เตอร์

เคาน์เตอร์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆได้ตามวิธีการตอกบัตร พวกเขาคือ

• ตัวนับแบบอะซิงโครนัส
• เคาน์เตอร์ซิงโครนัส
• Asynchronous Decade Counters
• Synchronous Decade Counters
• ตัวนับขึ้น - ลงแบบอะซิงโครนัส
• ตัวนับขึ้น - ลงแบบซิงโครนัส

เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับเคาน์เตอร์ประเภทนี้เรากำลังพูดถึงเคาน์เตอร์บางส่วน

ตัวนับแบบอะซิงโครนัส

แผนภาพของตัวนับแบบอะซิงโครนัส 2 บิตแสดงอยู่ด้านล่าง นาฬิกาภายนอกเชื่อมต่อกับนาฬิกา i / p ของ FF0 (ฟลิปฟล็อปแรก) เท่านั้น ดังนั้น FF นี้จะเปลี่ยนสถานะที่ขอบที่ลดลงของพัลส์นาฬิกาทุกครั้ง แต่ FF1 จะเปลี่ยนเฉพาะเมื่อเปิดใช้งานโดยขอบที่ลดลงของ Q o / p ของ FF0 เนื่องจากความล่าช้าในการแพร่กระจายอินทิกรัลผ่าน FF การเปลี่ยนแปลงของพัลส์นาฬิกา i / p และการเปลี่ยนแปลง Q o / p ของ FF0 จึงไม่สามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้อย่างแม่นยำ ดังนั้นไม่สามารถเปิดใช้งาน FF พร้อมกันได้ทำให้เกิดการดำเนินการแบบอะซิงโครนัส

ตัวนับแบบอะซิงโครนัส

โปรดทราบว่าเพื่อความสะดวกการเปลี่ยนแปลงของ Q0, Q1 & CLK ในแผนภาพด้านบนจะแสดงพร้อมกันแม้ว่าจะเป็นตัวนับแบบอะซิงโครนัสก็ตาม จริงๆแล้วมีความล่าช้าเล็กน้อย b / n ที่การเปลี่ยนแปลง Q0, Q1 และ CLK

โดยทั่วไปแล้ว CLEAR i / ps ทั้งหมดจะเชื่อมต่อเข้าด้วยกันดังนั้นก่อนที่จะเริ่มการนับพัลส์เดียวจะสามารถล้าง FF ทั้งหมดได้ พัลส์นาฬิกาที่ป้อนเข้าไปใน FF0 จะกระเพื่อมผ่านตัวนับใหม่หลังจากความล่าช้าในการแพร่กระจายเช่นระลอกคลื่นบนน้ำดังนั้นคำว่า Ripple Counter

แผนภาพวงจรของตัวนับระลอกสองบิตประกอบด้วยสถานะที่แตกต่างกันสี่สถานะแต่ละสถานะประกอบด้วยค่าการนับ ในทำนองเดียวกันตัวนับที่มี n FFs สามารถมีสถานะ 2N ได้ จำนวนสถานะในตัวนับเรียกว่าเป็นหมายเลข mod ดังนั้นตัวนับสองบิตจึงเป็นตัวนับ mod-4

Asynchronous Decade Counters

ในตัวนับก่อนหน้านี้มีสถานะ 2n แต่เคาน์เตอร์ที่มีสถานะน้อยกว่า 2n ก็เป็นไปได้เช่นกัน เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาให้มีหมายเลข ของสถานะในซีรีส์ของพวกเขาสิ่งเหล่านี้เรียกว่าลำดับสั้น ๆ ซึ่งทำได้โดยการผลักดันตัวนับเพื่อรีไซเคิลก่อนที่จะดำเนินการผ่านสถานะทั้งหมด โมดูลัสทั่วไปสำหรับเคาน์เตอร์ที่มีลำดับที่สั้นลงคือ 10 ตัวนับที่มี 10 สถานะในซีรีส์เรียกว่าตัวนับทศวรรษวงจรนับทศวรรษที่ใช้งานได้รับด้านล่าง

แผนภาพวงจรนับทศวรรษแบบอะซิงโครนัส

เมื่อตัวนับนับถึงสิบ FF ทั้งหมดจะถูกล้าง สังเกตว่าเฉพาะ Q1 & Q3 เท่านั้นที่ใช้ในการถอดรหัสจำนวน 10 ซึ่งเรียกว่าการถอดรหัสบางส่วน ในเวลาเดียวกันหนึ่งในสถานะอื่น ๆ จาก 0-9 มีทั้ง Q1 & Q3 จะสูง ชุดตารางนับทศวรรษมีให้ด้านล่าง

ลำดับของ Decade Counter

ตัวนับขึ้น - ลงแบบอะซิงโครนัส

โดยเฉพาะการใช้งานตัวนับจะต้องสามารถนับทั้งขึ้นและลงได้ วงจรด้านล่างเป็นตัวนับขึ้นและลงสามบิตซึ่งนับขึ้นหรือลงตามสถานะสัญญาณควบคุม เมื่อ UP i / p อยู่ที่ 1 และ DOWN i / p อยู่ที่ 0 ประตู NAND ระหว่าง FF0 และ FF1 จะเกต o / p (Q) ที่ไม่กลับหัวของฟลิปฟล็อป (FF0) ไปยังนาฬิกา i / p ของฟลิปฟล็อป (FF1) ในทำนองเดียวกัน o / p ที่ไม่กลับหัวของ Flip Flop1 จะถูกรั้วกั้นผ่านประตู NAND อื่น ๆ เข้าไปในนาฬิกา i / p ของ flip-flop2 ดังนั้นเคาน์เตอร์จะนับขึ้น

แผนภาพวงจรตัวนับขึ้น - ลงแบบอะซิงโครนัส

เมื่อคอนโทรล i / p (UP) อยู่ที่ 0 & DOWN อยู่ที่ 1 แล้ว o / ps แบบกลับด้านของ flip-flop0 (FF0) และ flip-flop1 (FF) จะถูก gated เข้ากับนาฬิกา i / ps ของ FF1 & FF2 แยกกัน . หาก FFs เปลี่ยนเป็น 0 ในตอนแรกตัวนับจะผ่านซีรีส์ด้านล่างเมื่อใช้ i / p พัลส์ สังเกตว่าตัวนับขึ้น - ลงแบบอะซิงโครนัสจะช้ากว่าตัวนับขึ้น / ลงเนื่องจากความล่าช้าในการแพร่กระจายเพิ่มเติมที่ประตู NAND แนะนำ

ลำดับของตัวนับขึ้น - ลงแบบอะซิงโครนัส

เคาน์เตอร์ซิงโครนัส

ในเรื่องนี้ ประเภทของเคาน์เตอร์ CLK i / ps ของ FF ทั้งหมดเชื่อมต่อเข้าด้วยกันและเปิดใช้งานโดยพัลส์ i / p ดังนั้น FF ทั้งหมดจึงเปลี่ยนสถานะทันที แผนภาพวงจรด้านล่างเป็นตัวนับซิงโครนัสสามบิต อินพุต J และ K ของ flip-flop0 เชื่อมต่อกับ HIGH Flip-flop 1 มี J & K i / ps เชื่อมต่อกับ o / p ของ flip-flop0 (FF0) และอินพุต J & K ของ flip-flop2 (FF2) เชื่อมต่อกับ o / p ของประตู AND ที่ ถูกป้อนโดย o / ps ของ flip-flop0 และ flip-flop1 เมื่อเอาต์พุตทั้งสองของ FF0 และ FF1 มีค่าสูง ขอบบวกของพัลส์ CLK ที่สี่จะทำให้ FF2 เปลี่ยนสถานะเนื่องจากประตู AND

แผนภาพวงจรเคาน์เตอร์ซิงโครนัส

ชุดของตารางตัวนับสามบิตแสดงไว้ด้านล่างข้อได้เปรียบที่สำคัญของตัวนับเหล่านี้คือไม่มีการหน่วงเวลาเพิ่มขึ้นเนื่องจาก FF ทั้งหมดเปิดใช้งานแบบขนาน ดังนั้นความถี่ในการทำงานสูงสุดของตัวนับซิงโครนัสนี้จะสูงกว่าตัวนับระลอกที่เท่ากันมาก

CLK พัลส์ของตัวนับซิงโครนัส

Synchronous Decade Counters

ตัวนับซิงโครนัสนับตั้งแต่ 0-9 คล้ายกับตัวนับแบบอะซิงโครนัสจากนั้นรีไซเคิลศูนย์อีกครั้ง กระบวนการนี้ทำได้โดยการขับ 1010 สถานะกลับไปที่สถานะ 0000 เรียกว่าลำดับที่ถูกตัดทอนซึ่งสามารถออกแบบได้โดยวงจรด้านล่าง

Synchronous Decade Counter Circuit Diagram

จากซีรีส์ในตารางด้านซ้ายเราสามารถสังเกตได้

• Q0 สัมพันธ์กับแต่ละพัลส์ CLK
• Q1 จะเปลี่ยนพัลส์นาฬิกาถัดไปทุกครั้งเมื่อ Q0 = 1 & Q3 = 0
• Q2 เปลี่ยนแปลงพัลส์นาฬิกาถัดไปทุกครั้งเมื่อ Q0 = Q1 = 1
• Q3 เปลี่ยนแปลงชีพจร CLK ถัดไปทุกครั้งเมื่อ Q0 = 1, Q1 = 1 & Q2 = 1 (นับ 7) หรือเมื่อ Q0 = 1 & Q3 = 1 (นับ 9)

ลำดับของ Synchronous Decade Counter

ลักษณะข้างต้นใช้กับ และประตูหรือหรือประตู . แผนภาพลอจิกนี้แสดงในแผนภาพด้านบน

ตัวนับขึ้น - ลงแบบซิงโครนัส

ตัวนับขึ้นลงแบบซิงโครนัสสามบิตรูปแบบตารางและซีรีส์มีให้ด้านล่าง ตัวนับประเภทนี้มีตัวควบคุมขึ้น - ลง i / p คล้ายกับตัวนับขึ้น - ลงแบบอะซิงโครนัสซึ่งใช้ในการควบคุมทิศทางของตัวนับผ่านอนุกรมหนึ่ง ๆ

แผนผังวงจรตัวนับขึ้น - ลงแบบซิงโครนัส

ชุดตารางแสดง

• Q0 สัมพันธ์กับพัลส์ CLK แต่ละชุดสำหรับทั้งซีรีย์ขึ้นและลง
• เมื่อ Q0 = 1 สำหรับซีรีย์ up สถานะของ Q1 จะเปลี่ยนไปในพัลส์ CLK ถัดไป
• เมื่อ Q0 = 0 สำหรับชุดดาวน์สถานะของ Q1 จะเปลี่ยนไปในพัลส์ CLK ถัดไป
• เมื่อ Q0 = Q1 = 1 สำหรับอนุกรมขึ้นสถานะของ Q2 จะเปลี่ยนไปในพัลส์ CLK ถัดไป
• เมื่อ Q0 = Q1 = 0 สำหรับซีรีส์ดาวน์สถานะของ Q2 จะเปลี่ยนไปในพัลส์ CLK ถัดไป

ลำดับของตัวนับทศวรรษแบบซิงโครนัส

ลักษณะข้างต้นใช้กับประตู AND หรือประตูและไม่ใช่ประตู แผนภาพลอจิกนี้แสดงในแผนภาพด้านบน

การใช้งานเคาน์เตอร์

การใช้งานของเคาน์เตอร์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับนาฬิกาดิจิตอลและในระบบมัลติเพล็กซ์ ตัวอย่างที่ดีที่สุดของตัวนับขนานกับตรรกะการแปลงข้อมูลแบบอนุกรมที่กล่าวถึงด้านล่าง

ชุดของบิตที่ทำงานพร้อมกันบนเส้นคู่ขนานเรียกว่าข้อมูลคู่ขนาน ชุดของบิตที่ทำงานบนบรรทัดเดียวในอนุกรมเวลาเรียกว่าข้อมูลอนุกรม การแปลงข้อมูลแบบขนานเป็นอนุกรมทำได้โดยใช้ตัวนับเพื่อจ่ายชุดข้อมูลไบนารีเลือก i / ps ของ MUX ตามที่อธิบายไว้ในวงจรด้านล่าง

การแปลงข้อมูลแบบขนานเป็นอนุกรม

ในวงจรข้างต้นตัวนับโมดูโล -8 ประกอบด้วย Q o / ps ที่เชื่อมต่อกับข้อมูลเลือก i / ps ของ MUX 8 บิต . ข้อมูลขนาน 8 บิตกลุ่มแรกถูกนำไปใช้กับอินพุตของ MUX เมื่อตัวนับผ่านอนุกรมไบนารีจาก 0-7 แต่ละบิตเริ่มต้นด้วย D0 จะถูกเลือกแบบอนุกรมและส่งผ่าน MUX ไปยังบรรทัด o / p หลังจากพัลส์ 8-CLK ไบต์ข้อมูลจะถูกเปลี่ยนเป็นรูปแบบอนุกรมและส่งออกทางสายส่ง จากนั้นตัวนับจะประมวลผลใหม่กลับไปที่ 0 และเปลี่ยนไบต์คู่ขนานอีกชุดหนึ่งอีกครั้งในกระบวนการที่คล้ายกัน

ดังนั้นนี่คือข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับตัวนับและประเภทของตัวนับซึ่งรวมถึงตัวนับแบบอะซิงโครนัส, ตัวนับแบบซิงโครนัส, ตัวนับทศวรรษแบบอะซิงโครนัส, ตัวนับทศวรรษแบบซิงโครนัส, ตัวนับขึ้นลงแบบอะซิงโครนัสและตัวนับขึ้น - ลงแบบซิงโครนัส นอกจากนี้ข้อสงสัยเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือ ตัวจับเวลาและตัวนับในไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 โปรดแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง