Aszinkron számláló

Mi az a számláló?

A számláló olyan eszköz, amely bármely adott eseményt meg tud számlálni annak alapján, hogy az adott esemény (ek) hányszor fordultak elő. Digitális logikai rendszerben vagy számítógépeken ez a számláló képes megszámolni és tárolni, hogy egy adott esemény vagy folyamat hányszor történt, az órajeltől függően. A számláló leggyakoribb típusa a szekvenciális digitális logikai áramkör, egyetlen óra bemenettel és több kimenettel. A kimenetek bináris vagy bináris kódolt decimális számokat képviselnek. Minden óraimpulzus vagy növeli, vagy csökkenti a számot.

Mi az aszinkron?

Az aszinkron a szinkronizálás hiányát jelenti. Valami, ami nem létezik, vagy egyszerre fordul elő. Számítási vagy távközlési adatfolyamban az Asynchronous azt állítja, hogy a művelet időzítését úgy vezérli, hogy impulzust küldjön csak akkor, amikor az előző művelet befejeződött, nem pedig rendszeres időközönként.

Aszinkron számláló

Most megértettük, hogy mi az ellenkező és mi az Aszinkron szó jelentése. Az aszinkron számláló aszinkron óra bemenet segítségével számolhat. A számlálók egyszerűen elkészíthetők papucsokkal. Mivel a számlálás az órajeltől függ, aszinkron számláló esetén változó állapotbiteket biztosítunk órajelként a következő papucsokhoz. Azok a papucsok sorba vannak kapcsolva, és az óra impulzus hullámzik a számlálón. A hullámzó pulzus miatt gyakran hívják hullámszámlálónak. Az aszinkron számláló 2 ⁿ - 1 lehetséges számlálási állapotot képes megszámolni.

Aszinkron csonka számláló és évtizedes számláló

Mivel létezik egy maximális kimeneti szám olyan aszinkron számlálókhoz, mint a MOD-16, 4 bites felbontással, lehetőség van egy alap aszinkron számláló használatára olyan konfigurációban, hogy a számlálási állapot kisebb lesz, mint a maximális kimeneti szám. A Modulo vagy a MOD számlálók egyike a számlálók egyikének. A konfiguráció oly módon történt, hogy a számláló nullázza magát egy előre beállított értéknél, és csonka szekvenciákkal rendelkezik.

Tehát, ha a meghatározott felbontásszámú számlálót (n-bites felbontás) felszámoljuk, akkor azt teljes szekvenciaszámlálónak hívják, másrészt ha a maximális számnál kisebb a számláló, akkor csonkolt számlálónak hívjuk.

A flipflop aszinkron bemeneteinek előnyeinek kihasználása érdekében az Asynchronous Truncated számláló használható kombinációs logikával.

A Modulo 16 aszinkron számlálója további logikai kapukkal módosítható, és felhasználható oly módon, hogy a kimenet egy évtizedes (10- gyel elosztott) számláló kimenetet eredményez, ami hasznos a szokásos tizedesjegyek számolásánál vagy aritmetikai áramköröknél. Ezt a típusú számlálót évtizedes számlálónak hívták.

Az évtizedes számlálók nullára kell állítani, ha a kimenet eléri a 10 tizedesértéket.

Ha 0-9-et (10 lépés) számolunk, akkor a bináris szám -

Számszám	Bináris szám	Tizedesérték
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.	1000	8.
9.	1001	9.

Tehát, amikor a kimenet eléri az 1001-et (BCD = 9), a számlálót vissza kell állítani. A számláló alaphelyzetbe állításához vissza kell adnunk ezt a feltételt a reset bemenetre. A számlálót, amely 0000-tól (BCD = 0) és 1001-ig (BCD = 9) számít, BCD-nek vagy bináris kódolású decimális számlálónak nevezzük .

Az aszinkron évtizedes számláló és annak igazságtáblázatának időzítési diagramja

A fenti képen egy alap aszinkron számláló használt évtizedes számláló konfigurációként, 4 JK flip-flop és egy NAND 74LS10D kapu használatával. Az aszinkron számláló felfelé számít minden óra impulzusra 0000-tól (BCD = 0) és 1001-ig (BCD = 9). Minden JK flip-flop kimenet bináris számjegyet ad, és a bináris out-ot órabemenetként a következő következő flip-flopba táplálják. Az utolsó 1001 kimenetben, amely tizedesjegyű 9, a D kimenet, amely a legjelentősebb bit, és az A kimenet, amely a legkevésbé jelentős, mindkettő az 1. logikában található. A következő óraimpulzus fogadásakor a 74LS10D kimenete az állapotot Logic High vagy 1-ből Logic Low vagy 0-ra állítja vissza.

Ilyen helyzetben, amikor a 74LS10D megváltoztatja a kimenetet, a 74LS73 JK papucsok visszaállnak, amikor a NAND kapu kimenete a 74LS73 CLEAR bemeneten keresztül csatlakozik. Amikor a papucsok visszaálltak, a D-től A-ig kimenet 0000 lett, a NAND kapu kimenete pedig visszaállt a Logic 1-be. Ilyen konfigurációval a képen látható felső áramkör Modulo-10 vagy egy évtizedes számláló lett.

Az Évtized számláló Igazság táblázata a következő táblázatban látható:

Órapulzus	Tizedesérték	Kimenet - D	Kimenet - C	Kimenet - B	Kimenet - 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

Az alábbi kép az időzítési diagramot és az órajel 4 kimenetének állapotát mutatja. A visszaállítási impulzust a diagram is mutatja.

Az aszinkron számláló, példa és használhatóság létrehozása

Módosíthatjuk az aszinkron számláló számlálási ciklusát a számláló kimenetének csonkolásánál alkalmazott módszerrel. Más számlálási ciklusok esetén megváltoztathatjuk a bemeneti kapcsolatot a NAND kapun, vagy hozzáadhatunk más logikai kapukonfigurációt.

Amint azt korábban megbeszéltük, hogy a maximális modulus n szám papucssal megvalósítható: 2 ⁿ. Ehhez, ha csonka aszinkron számlálót akarunk megtervezni, meg kell találnunk a kettő legkisebb teljesítményét, amely nagyobb vagy egyenlő a kívánt modulussal.

Például, ha 0-tól 56-ig vagy mod-57-ig akarunk számolni, és 0-ról ismételjük meg, akkor a szükséges papucsok legnagyobb száma n = 6, ami 64 maximális modulust eredményez. Ha kevesebb papucsot választunk, A modulus nem lesz elegendő a 0 és 56 közötti számok megszámolásához. Ha n = 5 értéket választunk, a maximális MOD = 32 lesz, ami nem elegendő a számláláshoz.

Kaszkádozhatunk két vagy több 4 bites hullámszámlálót, és mindegyiket konfigurálhatjuk „ osztva 16-mal” vagy „ osztva 8- mal ” formációkra, hogy megkapjuk a MOD-128 vagy több megadott számlálót.

A 74LS szegmensben a 7493 IC ilyen módon konfigurálható, például ha a 7493-at „ osztva 16-os számlálóval ” konfiguráljuk, és egy másik 7493 chipkészletet „ osztva 8- mal ” számlálóként kaszkádozunk, akkor „ osztunk 128-mal” frekvenciát kapunk osztó.

Egyéb IC, mint a 74LS90 ajánlatát programozható hullámosság számláló vagy elválasztó, hogy lehet beállítani, mint egy osszuk el 2, osszuk el 3 vagy osszuk el az 5. vagy más kombinációk is.

Másrészről a 74LS390 egy másik rugalmas választás, amely nagy osztáshoz használható 2-től 50 100-ig terjedő számmal és más kombinációkkal is.

Frekvenciaosztók

Az aszinkron számláló egyik legjobb felhasználása az , ha frekvenciaosztóként használja. Csökkenthetjük a magas órajel frekvenciáját egy használható, stabil értékre, amely jóval alacsonyabb, mint a tényleges nagyfrekvenciás óra. Ez nagyon hasznos digitális elektronika, időzítéssel kapcsolatos alkalmazások, digitális órák, megszakító forrásgenerátorok esetén.

Tegyük fel, hogy klasszikus NE555 időzítő IC-t használunk, amely egy monostabil / Astable multivibrátor, 260 kilohertz frekvencián működik, és a stabilitás +/- 2%. Könnyen hozzáadhatunk egy „ 2-vel osztva” 18 bites hullámszámlálót, és 1 Hz-es stabil kimenetet kapunk, amely felhasználható 1 másodperces késleltetés vagy 1 másodperces impulzus létrehozására, amely hasznos a digitális órákhoz.

Ez egy egyszerű áramkör, amely stabil frekvenciát vagy időzítést állít elő instabil forrásból a frekvencia hullámszámlálóval történő elosztásával. A pontosabb kristályoszcillátorok a jelgenerátorokon kívül pontos, nagy frekvenciát is képesek előállítani.

Az aszinkron számláló előnyei és hátrányai

Az aszinkron pultok egyszerűen felépíthetők a D típusú papucsok segítségével. Ezek megvalósíthatók az „ osztás n-vel ” számláló áramkör használatával, amely sokkal nagyobb rugalmasságot kínál a nagyobb számlálási tartományhoz kapcsolódó alkalmazásoknál, és a csonka számláló bármilyen modulusszám-számot produkálhat.

E tulajdonságok ellenére az aszinkron számláló bizonyos korlátokat és hátrányokat kínál.

Az aszinkron számláló használata közben a kimeneti papucsok további újraszinkronizálása szükséges a papucsok újraszinkronizálásához. Ezenkívül, ha a csonka sorozatszám nem egyenlő, akkor további visszacsatolási logikára van szükség.

Nagyszámú bitszámláláskor a láncrendszer miatt az egymást követő szakaszok szaporodási késése túl nagy lett, amitől nagyon nehéz megszabadulni. Ilyen helyzetben a szinkron számlálók gyorsabbak és megbízhatóbbak. Számlálási hibák is vannak az aszinkron számlálóban, ha magas órajel-frekvenciákat alkalmaznak rajta.