- Čo je počítadlo?
- Čo je asynchrónne?
- Asynchrónny počítadlo
- Asynchrónny skrátený počítadlo a počítadlo dekády
- Schéma časovania asynchrónneho počítadla dekády a jej tabuľka pravdy
- Vytvorenie asynchrónneho počítadla, príkladu a použiteľnosti
- Rozdeľovače frekvencie
- Výhody a nevýhody asynchrónneho počítadla
Čo je počítadlo?
Počítadlo je zariadenie, ktoré dokáže spočítať ktorúkoľvek konkrétnu udalosť na základe počtu výskytov konkrétnej udalosti (udalostí). V digitálnom logickom systéme alebo počítačoch môže toto počítadlo počítať a ukladať počet časov, v ktorých nastala konkrétna udalosť alebo proces, v závislosti od hodinového signálu. Najbežnejším typom počítadla je sekvenčný digitálny logický obvod s jedným hodinovým vstupom a viacerými výstupmi. Výstupy predstavujú binárne alebo binárne kódované desatinné čísla. Každý hodinový impulz buď zvyšuje alebo znižuje počet.
Čo je asynchrónne?
Asynchrónny znamená absenciu synchronizácie. Niečo, čo neexistuje alebo sa vyskytuje súčasne. Vo výpočtovom alebo telekomunikačnom prúde znamená Asynchrónny riadenie časovania operácie odosielaním impulzu iba vtedy, keď je dokončená predchádzajúca operácia, a nie odosielaním v pravidelných intervaloch.
Asynchrónny počítadlo
Teraz sme pochopili, že čo je počítadlo a aký je význam slova asynchrónny . Asynchrónne počítadlo môže počítať pomocou asynchrónneho vstupu hodín. Pulty je možné ľahko vyrobiť pomocou žabiek. Pretože počet závisí od hodinového signálu, v prípade asynchrónneho počítadla sa ako hodinový signál pre nasledujúce klopné obvody poskytujú bitové bity stavu. Tieto žabky sú sériovo spojené dohromady a hodinový impulz sa vlní cez počítadlo. Z dôvodu zvlnenia hodinového impulzu sa to často nazýva počítadlo zvlnenia. Asynchrónne počítadlo môže počítať 2 n - 1 možných stavov počítania.
Asynchrónny skrátený počítadlo a počítadlo dekády
Pretože pre asynchrónne čítače ako MOD-16 s rozlíšením 4 bitov existuje maximálne výstupné číslo, existujú aj možnosti použiť základné asynchrónne počítadlo v konfigurácii, v ktorej bude stav počítania menší ako ich maximálny výstupný počet. Počítače Modulo alebo MOD sú jedným z týchto typov počítadiel. Konfigurácia bola vykonaná takým spôsobom, že počítadlo sa vynuluje na vopred nakonfigurovanú hodnotu a má skrátené sekvencie.
Pokiaľ sa teda čítač so špecifickým počtom rozlíšení (n-bitové rozlíšenie), ktorý sa počíta až do počtu, nazýva ako počítadlo celej sekvencie, a na druhej strane, ak sa jedná o počet menší ako maximálny počet, sa volá ako skrátený čítač.
Ak chcete získať výhodu asynchrónnych vstupov vo flipflop, možno použiť asynchrónne skrátené počítadlo s kombinačnou logikou.
Asynchrónne počítadlo Modulo 16 je možné modifikovať pomocou ďalších logických hradiel a možno ho použiť tak, že výstup poskytne desaťročný (vydelený 10) výstupom počítadla, čo je užitočné pri počítaní štandardných desatinných čísel alebo v aritmetických obvodoch. Tento typ počítadiel sa nazýva dekády.
Počítadlo dekády vyžaduje vynulovanie, keď výstup dosiahne desatinnú hodnotu 10.
Ak spočítame 0-9 (10 krokov), binárne číslo bude -
| Počet Počet | Binárne číslo | Desatinná hodnota |
| 0 | 0000 | 0 |
| 1 | 0001 | 1 |
| 2 | 0010 | 2 |
| 3 | 0011 | 3 |
| 4 | 0100 | 4 |
| 5 | 0101 | 5 |
| 6 | 0110 | 6 |
| 7 | 0111 | 7 |
| 8 | 1 000 | 8 |
| 9 | 1001 | 9 |
Keď teda výstup dosiahne 1001 (BCD = 9), je potrebné vynulovať počítadlo. Ak chcete vynulovať počítadlo, musíme túto podmienku vložiť späť do vstupu pre vynulovanie. Počítadlo, ktoré počíta od 0000 (BCD = 0) do 1001 (BCD = 9), sa označuje ako BCD alebo binárne kódované desatinné počítadlo.
Schéma časovania asynchrónneho počítadla dekády a jej tabuľka pravdy
Na vyššie uvedenom obrázku je základné asynchrónne počítadlo použité ako konfigurácia desaťročného počítadla pomocou 4 klopných obvodov JK a jednej brány NAND 74LS10D. Asynchrónne počítadlo sa počíta smerom hore na každom hodinovom impulze počnúc od 0000 (BCD = 0) do 1001 (BCD = 9). Každý flip-flop výstup JK poskytuje binárnu číslicu a binárny výstup sa privádza do nasledujúceho nasledujúceho klopného obvodu ako hodinový vstup. V konečnom výstupe 1001, ktorý má 9 v desatinnej čiarke, je výstup D, ktorý je najdôležitejším bitom, a výstup A, ktorý je najmenej významným bitom, v logike 1. Tieto dva výstupy sú spojené cez vstup 74LS10D. Keď je prijatý ďalší hodinový impulz, výstup 74LS10D vráti stav z logickej vysokej alebo 1 na logickú nízku alebo 0.
V takej situácii, keď 74LS10D zmení výstup, sa klopné obvody 74LS73 JK resetujú, pretože výstup brány NAND je pripojený cez vstup 74LS73 CLEAR. Po resetovaní žabiek sa výstup z D na A zmenil na 0000 a výstup brány NAND sa resetoval späť na logiku 1. Pri takejto konfigurácii sa horný obvod zobrazený na obrázku zmenil na Modulo-10 alebo na dekádu.
Tabuľka pravdy počítadla Dekády je uvedená v nasledujúcej tabuľke -
| Hodinový impulz | Desatinná hodnota | Výstup - D | Výstup - C | Výstup - B | Výstup - A |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 3 | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 4 | 3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 5 | 4 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 5 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 7 | 6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 8 | 7 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 10 | 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 11 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Nasledujúci obrázok zobrazuje časovací diagram a stav 4 výstupov na hodinovom signáli. Resetovací impulz je tiež znázornený na diagrame.
Vytvorenie asynchrónneho počítadla, príkladu a použiteľnosti
Môžeme upraviť počítací cyklus pre asynchrónne počítadlo pomocou metódy, ktorá sa používa na skrátenie výstupu počítadla. Pre ďalšie počítacie cykly môžeme zmeniť vstupné pripojenie cez bránu NAND alebo pridať ďalšiu konfiguráciu logických brán.
Ako sme už diskutovali, maximálny modul je možné implementovať pri n počtoch klopných obvodov je 2 n. Z tohto dôvodu, ak chceme navrhnúť skrátený asynchrónny čítač, mali by sme zistiť najnižší výkon z dvoch, ktorý je buď väčší alebo rovný nášmu požadovanému modulu.
Napríklad, ak chceme počítať od 0 do 56 alebo mod - 57 a opakovať od 0, najvyšší požadovaný počet klopných obvodov je n = 6, čo poskytne maximálny modul 64. Ak zvolíme menší počet klopných obvodov, modul nebude stačiť na spočítanie čísel od 0 do 56. Ak zvolíme n = 5, maximálny MOD bude = 32, čo je pre počet nedostatočné.
Môžeme kaskádovať dva alebo viac 4-bitových zvlnení a nakonfigurovať každého jednotlivca ako formáty „ delené 16“ alebo „ delené 8“, aby sme dostali špecifikované počítadlo MOD-128 alebo viac.
V segmente 74LS by mohla byť 7493 IC nakonfigurovaná takým spôsobom, ako keby sme nakonfigurovali 7493 ako čítač „ delený 16 “ a kaskádovite ďalších 7493 čipsetov ako čítač „ delený 8 “, dostaneme frekvenciu „ delenie 128“ rozdeľovač.
Ostatné integrované obvody, ako napríklad 74LS90, ponúkajú programovateľné počítadlo zvlnenia alebo rozdeľovač, ktoré je možné nakonfigurovať ako rozdelenie na 2, rozdelenie na 3 alebo na 5 alebo iné kombinácie.
Na druhej strane, 74LS390 je ďalšou flexibilnou voľbou, ktorú je možné použiť na veľké delenie počtom od 2 do 50 100 a tiež ďalšie kombinácie.
Rozdeľovače frekvencie
Jedným z najlepších použití asynchrónneho počítadla je použitie ako deliča frekvencie. Vysokú frekvenciu hodín môžeme znížiť až na použiteľnú stabilnú hodnotu oveľa nižšiu ako sú skutočné vysokofrekvenčné hodiny. To je veľmi užitočné v prípade digitálnej elektroniky, aplikácií spojených s časovaním, digitálnych hodín, generátorov zdrojov prerušenia.
Predpokladajme, že používame klasický časovač NE555 IC, ktorý je monostabilný / astabilný multivibrátor, beží na 260 kilohertzoch a stabilita je +/- 2%. Ľahko môžeme pridať 18-bitové počítadlo zvlnenia „ Delené 2“ a získať 1 Hz stabilný výstup, ktorý možno použiť na generovanie 1-sekundového oneskorenia alebo 1-sekundového impulzu, čo je užitočné pre digitálne hodiny.
Toto je jednoduchý obvod na výrobu stabilnej frekvencie alebo načasovania z nestabilného zdroja delením frekvencie pomocou čítača zvlnenia. Presnejšie kryštálové oscilátory môžu produkovať presnú vysokú frekvenciu inú ako generátory signálu.
Výhody a nevýhody asynchrónneho počítadla
Asynchrónne počítadlá je možné ľahko zostaviť pomocou žabiek typu D. Môžu byť implementované pomocou obvodu počítadla „ deliť n “, ktorý ponúka oveľa väčšiu flexibilitu pri aplikáciách týkajúcich sa väčšieho rozsahu počítania, a skrátený čítač dokáže vyprodukovať ľubovoľný počet čísel modulov.
Napriek týmto vlastnostiam však asynchrónne počítadlo ponúka určité obmedzenia a nevýhody.
Pri použití asynchrónneho počítadla je na resynchronizáciu flipflopov potrebný ďalší opätovný synchronizačný výstupný klopný obvod. Pokiaľ nie je rovný počtu skrátenej sekvencie, je potrebná ďalšia logika spätnej väzby.
Keď počítame veľké množstvo bitov, kvôli reťazovému systému bolo oneskorenie šírenia v nasledujúcich fázach príliš veľké, čo je veľmi ťažké zbaviť. V takejto situácii sú synchrónne čítače rýchlejšie a spoľahlivejšie. V asynchrónnom počítadle sú tiež chyby počítania, keď sú na ňom použité vysoké frekvencie hodín.