العداد هو جهاز رقمي ويشتمل إخراج العداد على حالة محددة مسبقًا بناءً على تطبيقات نبضات الساعة. خرج ملف يمكن استخدام العداد ل احسب عدد النبضات. بشكل عام ، تتكون العدادات من ترتيب flip-flop الذي يمكن أن يكون عدادًا متزامنًا أو عدادًا غير متزامن. في العداد المتزامن ، يتم إعطاء ساعة واحدة فقط i / p لجميع flip-flops ، بينما في العداد غير المتزامن ، س / ع الوجه بالتخبط هي إشارة الساعة من القريب. تطبيقات متحكم تحتاج إلى عد الأحداث الخارجية مثل التوليد الدقيق لتأخير الوقت الداخلي وتواتر قطارات النبض. كثيرا ما تستخدم هذه الأحداث في الأنظمة الرقمية وأجهزة الكمبيوتر. يمكن تنفيذ كلا الحدثين بواسطة تقنيات برمجية ، لكن حلقات البرنامج للعد لن تعطي النتيجة الدقيقة لم يتم تنفيذ وظائف أكثر أهمية قليلاً. يمكن تصحيح هذه المشاكل عن طريق المؤقتات والعدادات في الميكروكونترولر التي تستخدم كمقاطعات.
عدادات
أنواع العدادات
يمكن تصنيف العدادات إلى أنواع مختلفة وفقًا لطريقة تسجيلها. هم انهم
- عدادات غير متزامنة
- عدادات متزامنة
- عدادات العقد غير المتزامن
- عدادات العقد المتزامن
- عدادات غير متزامنة صعودا وهبوطا
- عدادات متزامنة صعودا وهبوطا
لفهم هذا النوع من العدادات بشكل أفضل ، نناقش هنا بعض العدادات.
عدادات غير متزامنة
يظهر الرسم التخطيطي لعداد غير متزامن 2 بت أدناه. الساعة الخارجية متصلة بالساعة i / p الخاصة بـ FF0 (أول فليب فليب) فقط. لذلك ، يغير FF الحالة عند الحافة المتناقصة لكل نبضة على مدار الساعة ، لكن FF1 يتغير فقط عند تنشيطه بالحافة المتناقصة لـ Q o / p لـ FF0. بسبب تأخير الانتشار المتكامل من خلال FF ، لا يمكن أبدًا أن يحدث تغيير نبضة ساعة i / p وتغيير Q o / p لـ FF0 في نفس الوقت بالضبط. لذلك ، لا يمكن تنشيط FF بشكل متزامن ، مما يؤدي إلى إنشاء عملية غير متزامنة.
عدادات غير متزامنة
لاحظ أنه لتسهيل الأمر ، تظهر تغييرات Q0 و Q1 و CLK في الرسم البياني أعلاه على أنها متزامنة ، على الرغم من أن هذا يعد عدادًا غير متزامن. في الواقع ، هناك تأخير بسيط ب / ن تغييرات Q0 و Q1 و CLK.
بشكل عام ، يتم توصيل جميع CLEAR i / ps معًا ، لذلك قبل بدء العد ، يمكن لنبضة واحدة مسح جميع FFs. يتم تغذية نبضة الساعة في FF0 من خلال العدادات الجديدة بعد تأخير الانتشار ، مثل تموج على الماء ، ومن هنا جاء مصطلح عداد التموج.
يشتمل مخطط الدائرة لعداد التموج ثنائي البتات على أربع حالات مختلفة ، كل حالة تتكون من قيمة عد. وبالمثل ، يمكن أن يحتوي العداد الذي يحتوي على n FF على حالات 2N. يتم استدعاء عدد الحالات في العداد كرقم تعديل. لذلك فإن العداد المكون من بتتين هو عداد mod-4.
عدادات العقد غير المتزامن
في العداد السابق لديك حالات 2n. ولكن ، من الممكن أيضًا استخدام العدادات ذات الحالات الأقل من 2n. تم تصميم هذه للحصول على لا. من الحالات في سلسلتها ، وتسمى هذه التسلسلات المختصرة والتي يتم إنجازها عن طريق دفع العداد لإعادة التدوير قبل المرور بجميع حالاته. المعامل الشائع للعدادات ذات التسلسل المختصر هو 10. العداد الذي يحتوي على 10 حالات في سلسلته يسمى عداد العقد. وترد أدناه دائرة العداد المطبقة.
مخطط حلبة العداد غير المتزامن
عندما يحسب العداد إلى عشرة ، فسيتم مسح جميع FFs. لاحظ أنه يتم استخدام كل من Q1 و Q3 فقط لفك تشفير العدد 10 ، وهو ما يسمى بفك التشفير الجزئي. في نفس الوقت ، فإن إحدى الولايات الأخرى من 0-9 لديها كل من Q1 و Q3 ستكون عالية. سلسلة جدول عداد العقد مذكورة أدناه.
تسلسل عداد العقد
عدادات غير متزامنة صعودا وهبوطا
في تطبيقات معينة ، يجب أن يكون العداد قادرًا على العد لأعلى ولأسفل. الدائرة أدناه عبارة عن عداد ثلاثة بت لأعلى ولأسفل ، يتم حسابه لأعلى أو لأسفل بناءً على حالة إشارة التحكم. عندما يكون UP i / p عند 1 ويكون DOWN i / p عند 0 ، فإن بوابة NAND بين FF0 و FF1 ستصوب o / p (Q) غير المقلوب من flip flop (FF0) في الساعة i / p من الوجه بالتخبط (FF1). وبالمثل ، سيتم إدخال o / p غير المقلوب لـ Flip Flop1 من خلال بوابة NAND الأخرى في الساعة i / p من flip-flop2. لذلك سوف يعد العداد.
مخطط الدائرة غير المتزامن من أعلى إلى أسفل
بمجرد أن يكون عنصر التحكم i / p (UP) عند 0 & DOWN عند 1 ، يتم تثبيت o / ps المقلوب لـ flip-flop0 (FF0) و flip-flop1 (FF) في الساعة i / ps لـ FF1 & FF2 بشكل منفصل . إذا تم تغيير FFs مبدئيًا إلى 0 ، فسوف يمر العداد بالسلسلة أدناه حيث يتم تطبيق نبضات i / p. لاحظ أن العداد غير المتزامن التصاعدي أبطأ من العداد لأعلى / لأسفل بسبب تأخير الانتشار الإضافي الذي تقدمه بوابات NAND.
تسلسل العداد غير المتزامن التصاعدي
عدادات متزامنة
في هذا نوع العدادات ، يتم توصيل CLK i / ps لجميع FFs معًا ويتم تنشيطها بواسطة نبضات i / p. لذلك ، تتغير جميع FFs على الفور. مخطط الدائرة أدناه هو عداد متزامن ثلاثي بت. المدخلات J و K من flip-flop0 متصلة بـ HIGH. Flip-flop 1 له J & K i / ps متصل بـ o / p من flip-flop0 (FF0) ، والمدخلات J & K من flip-flop2 (FF2) متصلة بـ o / p لبوابة AND التي يتم تغذيته بواسطة o / ps لـ flip-flop0 و flip-flop1. عندما تكون مخرجات FF0 و FF1 عالية. ستؤدي الحافة الموجبة لنبضة CLK الرابعة إلى تغيير FF2 لحالتها بسبب البوابة AND.
مخطط دائرة العداد المتزامن
فيما يلي سلسلة جدول العداد ثلاثي البتات ، الميزة الرئيسية لهذه العدادات هي أنه لا يوجد تأخير زمني متزايد بسبب تنشيط جميع FFs بالتوازي. وبالتالي ، فإن تردد التشغيل الأقصى لهذا العداد المتزامن سيكون أعلى بكثير من تردد التموج المكافئ.
نبضات CLK للعدادات المتزامنة
عدادات العقد المتزامن
يحسب العداد المتزامن من 0-9 على غرار العداد غير المتزامن ثم يعيد تدوير الصفر مرة أخرى. تتم هذه العملية عن طريق إعادة حالات 1010 إلى حالة 0000. يُطلق على هذا التسلسل المقطوع ، والذي يمكن تصميمه بواسطة الدائرة أدناه.
مخطط حلبة العداد المتزامن
من السلسلة الموجودة على الجدول الأيسر ، يمكننا ملاحظة ذلك
- يربط Q0 بكل نبضة CLK
- Q1 يغير نبض الساعة التالية في كل مرة عندما Q0 = 1 & Q3 = 0.
- Q2 يغير نبضة الساعة التالية في كل مرة عندما Q0 = Q1 = 1.
- Q3 يغير في نبضة CLK التالية في كل مرة عندما Q0 = 1 ، Q1 = 1 & Q2 = 1 (العد 7) ، أو عندما Q0 = 1 & Q3 = 1 (العد 9).
تسلسل عداد العقد المتزامن
يتم استخدام الخصائص المذكورة أعلاه مع و بوابة أو بوابة أو . يظهر الرسم البياني المنطقي لهذا في الرسم البياني أعلاه.
عدادات متزامنة صعودا وهبوطا
يرد أدناه عداد متزامن ثلاثي البتات ، وشكل جدولي وسلسلة. يحتوي هذا النوع من العداد على عنصر تحكم i / p لأعلى لأسفل مشابه للعداد غير المتزامن لأعلى ولأسفل ، والذي يستخدم للتحكم في اتجاه العداد من خلال سلسلة معينة.
مخطط دائرة عدادات متزامن صعودا وهبوطا
تظهر سلسلة الجدول
- ربط Q0 على كل نبضة CLK لكل من السلسلة لأعلى ولأسفل
- عندما Q0 = 1 للسلسلة الأعلى ، تتغير حالة Q1 على نبضة CLK التالية.
- عندما يكون Q0 = 0 للسلسلة السفلية ، تتغير حالة Q1 على نبضة CLK التالية.
- عندما Q0 = Q1 = 1 للسلسلة الأعلى ، تتغير حالة Q2 في نبضة CLK التالية.
- عندما Q0 = Q1 = 0 للسلسلة السفلية ، تتغير حالة Q2 على نبضة CLK التالية.
تسلسل عدادات العقد المتزامن
يتم استخدام الخصائص المذكورة أعلاه مع بوابة AND ، وبوابة OR ، وبوابة NOT. يظهر الرسم البياني المنطقي لهذا في الرسم البياني أعلاه.
تطبيقات العدادات
تشمل تطبيقات العدادات بشكل أساسي الساعات الرقمية وتعدد الإرسال. أفضل مثال على العداد يوازي منطق تحويل البيانات التسلسلي الذي تمت مناقشته أدناه.
تسمى مجموعة البتات التي تعمل بشكل متزامن على خطوط متوازية البيانات المتوازية. تسمى مجموعة البتات ، التي تعمل على سطر واحد في سلسلة زمنية ، البيانات التسلسلية. يتم عادةً تحويل البيانات المتوازية إلى التسلسلية باستخدام عداد لتوفير سلسلة ثنائية من البيانات ، حدد i / ps لـ MUX ، كما هو موضح في الدائرة أدناه.
تحويل البيانات المتوازي إلى التسلسلي
في الدائرة أعلاه ، يتكون عداد modulo-8 من Q o / ps ، المتصلة بالبيانات ، حدد i / ps من 8 بت MUX . يتم تطبيق أول مجموعة من 8 بتات من البيانات المتوازية على مدخلات MUX. عندما يمر العداد بسلسلة ثنائية من 0-7 ، يبدأ كل بت بـ D0 ، ويتم تحديده بشكل تسلسلي ويمرر عبر MUX إلى خط o / p. بعد نبضات 8-CLK ، تم تغيير بايت البيانات إلى تنسيق تسلسلي وإرساله عبر خط النقل. بعد ذلك ، يعيد العداد المعالجة مرة أخرى إلى 0 ويغير بايت متوازي آخر بشكل متسلسل مرة أخرى في نفس العملية.
وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بالعدادات وأنواع العدادات ، والتي تتضمن عدادات غير متزامنة ، عدادات متزامنة ، عدادات غير متزامنة للعقد ، عدادات متزامنة للعقد ، عدادات غير متزامنة صعودًا لأسفل وعدادات متزامنة صعودًا لأسفل علاوة على ذلك ، فإن أي شكوك بخصوص هذا الموضوع أو الموقتات والعدادات في متحكم 8051 الرجاء التعليق في قسم التعليقات أدناه.
