Счетчик - это цифровое устройство, и его выход включает предварительно определенное состояние, основанное на приложениях тактовых импульсов. Выход счетчик можно использовать для подсчитайте количество импульсов. Как правило, счетчики состоят из триггера, который может быть синхронным или асинхронным счетчиком. В синхронном счетчике всем триггерам передается только один тактовый i / p, тогда как в асинхронном счетчике o / p шлепанца это тактовый сигнал от ближайшего. Приложения микроконтроллер требуется подсчет внешних событий, таких как генерация точной внутренней временной задержки и частота последовательностей импульсов. Эти события часто используются в цифровых системах и компьютерах. Оба эти события могут выполняться программными методами, но программные циклы для подсчета не дадут точного результата, чуть более важные функции не выполняются. Эти проблемы можно исправить с помощью таймеров и счетчиков в микроконтроллерах, которые используются в качестве прерываний.
Счетчики
Типы счетчиков
Счетчики можно разделить на разные типы в зависимости от того, как они работают. Они есть
- Асинхронные счетчики
- Синхронные счетчики
- Асинхронные счетчики декады
- Синхронные счетчики декады
- Асинхронные счетчики вверх-вниз
- Синхронные счетчики вверх-вниз
Для лучшего понимания этого типа счетчиков, здесь мы обсудим некоторые из счетчиков.
Асинхронные счетчики
Схема 2-битного асинхронного счетчика показана ниже. Внешние часы подключены только к часам i / p FF0 (первый триггер). Таким образом, этот FF изменяет состояние на убывающем фронте каждого тактового импульса, но FF1 изменяется только при активации убывающим фронтом Q o / p FF0. Из-за интегральной задержки распространения через FF изменение тактового импульса i / p и изменение Q o / p FF0 никогда не может происходить точно в одно и то же время. Таким образом, FF не могут быть активированы одновременно, создавая асинхронную операцию.
Асинхронные счетчики
Обратите внимание, что для простоты изменения Q0, Q1 и CLK на приведенной выше диаграмме показаны как параллельные, даже если это асинхронный счетчик. На самом деле, есть небольшая задержка между изменениями Q0, Q1 и CLK.
Как правило, все CLEAR i / ps соединены вместе, поэтому перед началом счета один импульс может очистить все FF. Тактовый импульс, подаваемый в FF0, проходит через новые счетчики после задержек распространения, таких как рябь на воде, отсюда и термин «счетчик пульсаций».
Принципиальная схема двухбитового счетчика пульсаций включает четыре различных состояния, каждое из которых имеет значение счетчика. Точно так же счетчик с n FF может иметь 2N состояний. Количество состояний в счетчике называется его модельным номером. Следовательно, двухбитный счетчик - это счетчик mod-4.
Асинхронные счетчики декады
В предыдущем счетчике 2n состояний. Но возможны и счетчики со состояниями меньше 2n. Они предназначены для того, чтобы не было. состояний в их сериях. Эти последовательности называются сокращенными последовательностями, которые достигаются путем приведения счетчика к повторному запуску перед прохождением всех своих состояний. Общий модуль для счетчиков с сокращенной последовательностью равен 10. Счетчик с 10 состояниями в своей серии называется декадным счетчиком. Реализованная схема декадного счетчика представлена ниже.
Принципиальная схема асинхронного счетчика декад
Когда счетчик досчитает до десяти, все FF будут очищены. Обратите внимание, что только Q1 и Q3 оба используются для декодирования счетчика 10, что называется частичным декодированием. В то же время в одном из других состояний от 0 до 9 Q1 и Q3 будут высокими. Ниже приводится серия таблицы декадного счетчика.
Последовательность счетчика декады
Асинхронные счетчики вверх-вниз
В определенных приложениях счетчик должен иметь возможность считать как вверх, так и вниз. Схема ниже представляет собой трехбитный счетчик с повышением и понижением, который ведет счет вверх или вниз в зависимости от состояния сигнала управления. Когда UP i / p равен 1, а DOWN i / p равен 0, вентиль И-НЕ между FF0 и FF1 будет вентилировать неинвертированный o / p (Q) триггера (FF0) в тактовый i / p. флип-флоп (FF1). Точно так же неинвертированный o / p триггера 1 будет стробирован через другой логический элемент И-НЕ в тактовый сигнал i / p триггера 2. Поэтому счетчик будет подсчитывать.
Принципиальная схема асинхронного счетчика вверх-вниз
Как только управляющий i / p (UP) установлен на 0, а DOWN на 1, инвертированные o / ps триггера 0 (FF0) и триггера 1 (FF) стробируются в тактовые i / ps FF1 и FF2 отдельно. . Если FF изначально установлены на 0, то счетчик будет проходить следующую последовательность при подаче импульсов i / p. Обратите внимание, что асинхронный счетчик вверх-вниз работает медленнее, чем счетчик вверх / вниз из-за дополнительной задержки распространения, вносимой логическими элементами NAND.
Последовательность асинхронного счетчика вверх-вниз
Синхронные счетчики
В этом тип счетчиков , CLK i / ps всех FF соединены вместе и активируются импульсами i / p. Итак, все ФФ меняют состояние мгновенно. На приведенной ниже схеме показан трехбитный синхронный счетчик. Входы J и K триггера 0 подключены к HIGH. Триггер 1 имеет свои J & K i / ps, подключенные к o / p триггера 0 (FF0), а входы J и K триггера 2 (FF2) подключены к o / p логического элемента AND, который поступает от входов flip-flop0 и flip-flop1. Когда оба выхода FF0 и FF1 - ВЫСОКИЙ. Положительный фронт четвертого импульса CLK заставит FF2 изменить свое состояние из-за логического элемента И.
Принципиальная схема синхронного счетчика
Ниже приводится последовательность таблиц трехбитовых счетчиков. Основным преимуществом этих счетчиков является отсутствие увеличения временной задержки из-за того, что все FF активируются параллельно. Таким образом, максимальная рабочая частота этого синхронного счетчика будет значительно выше, чем у эквивалентного счетчика пульсаций.
CLK Импульсы синхронных счетчиков
Синхронные счетчики декады
Синхронный счетчик считает от 0 до 9, как и асинхронный счетчик, а затем снова возвращает ноль. Этот процесс выполняется путем перевода 1010 состояний обратно в состояние 0000. Это называется усеченной последовательностью, которая может быть создана с помощью приведенной ниже схемы.
Принципиальная схема синхронного счетчика декады
Из ряда в левой таблице мы можем заметить, что
- Q0 связывается с каждым импульсом CLK
- Q1 изменяется при следующем тактовом импульсе каждый раз, когда Q0 = 1 и Q3 = 0.
- Q2 изменяется при следующем тактовом импульсе каждый раз, когда Q0 = Q1 = 1.
- Q3 изменяется при следующем импульсе CLK каждый раз, когда Q0 = 1, Q1 = 1 & Q2 = 1 (счет 7) или когда Q0 = 1 & Q3 = 1 (счет 9).
Последовательность синхронного счетчика декад
Вышеуказанные характеристики используются с И ворота или ворота ИЛИ . Логическая схема этого показана на диаграмме выше.
Синхронные счетчики вверх-вниз
Ниже приведены трехбитный синхронный счетчик Up-Down, табличная форма и ряды. Этот тип счетчика имеет функцию управления «вверх-вниз», аналогичную асинхронному счетчику «вверх-вниз», которая используется для управления направлением счетчика в определенной последовательности.
Принципиальная схема синхронных счетчиков вверх-вниз
Серия таблицы показывает
- Q0 связывается с каждым импульсом CLK как для серии вверх, так и вниз
- Когда Q0 = 1 для восходящей серии, то состояние Q1 изменяется на следующем импульсе CLK.
- Когда Q0 = 0 для нисходящей серии, то состояние Q1 изменяется на следующем импульсе CLK.
- Когда Q0 = Q1 = 1 для восходящей серии, то состояние Q2 изменяется при следующем импульсе CLK.
- Когда Q0 = Q1 = 0 для нисходящей серии, то состояние Q2 изменяется при следующем импульсе CLK.
Последовательность синхронных счетчиков декад
Вышеупомянутые характеристики используются с логическими элементами И, ИЛИ и НЕ. Логическая схема этого показана на диаграмме выше.
Применение счетчиков
Применения счетчиков в основном связаны с цифровыми часами и мультиплексированием. Лучший пример счетчика - параллельный логике последовательного преобразования данных, обсуждаемой ниже.
Набор битов, выполняемых одновременно на параллельных линиях, называется параллельными данными. Набор битов, выполняемых в одной строке временного ряда, называется последовательными данными. Преобразование данных из параллельного в последовательный обычно выполняется с помощью счетчика для получения двоичной последовательности данных, выберите i / ps мультиплексора, как описано в схеме ниже.
Преобразование параллельных данных в последовательные
В приведенной выше схеме счетчик по модулю 8 состоит из Q o / ps, которые связаны с данными, выберите i / ps 8-битный мультиплексор . Первая 8-битная группа параллельных данных подается на входы мультиплексора. Поскольку счетчик проходит двоичную последовательность от 0 до 7, каждый бит начинается с D0, последовательно выбирается и передается через мультиплексор на линию o / p. После 8-CLK импульсов байт данных был изменен на последовательный формат и отправлен по линии передачи. Затем счетчик возвращается к 0 и снова последовательно меняет другой параллельный байт в аналогичном процессе.
Таким образом, речь идет о счетчиках и типах счетчиков, которые включают асинхронные счетчики, синхронные счетчики, асинхронные счетчики декады, синхронные счетчики декады, асинхронные счетчики вверх-вниз и синхронные счетчики вверх-вниз. Кроме того, любые сомнения по этой теме или таймеры и счетчики в микроконтроллере 8051 пожалуйста, прокомментируйте в разделе комментариев ниже.
