同步计数器

在前面的教程中,我们学习了异步计数器。欧宝官网app苹果下载ob直播app虽然它们很容易建造,但在运行中存在时间延迟。

利用时钟信号改变其过渡的计数器称为“同步计数器”。这意味着同步计数器依赖于它们的时钟输入来更改状态值。在同步计数器中,所有触发器都连接到同一个时钟信号,所有触发器将在同一时间触发。

同步计数器也称为“同步计数器”。同步计数器中没有传播延迟和涟漪效应。

不同类型的同步计数器

在数字电子学中有许多类型的同步计数器。欧宝娱乐可靠吗它们被列在下面。

  • 二进制计数器
  • 4位同步UP计数器
  • 4位同步DOWN计数器
  • 4位同步UP / DOWN计数器
  • 可加载的计数器
  • BCD计数器
  • 环计数器
  • 约翰逊计数器等等。

4位同步UP计数器

下图所示的4位上计数器是利用JK触发器设计的。外部时钟脉冲与所有触发器并行连接。

在设计计数器时,首选JK触发器。使用JK触发器的意义在于,如果两个输入都是高的,它可以根据时钟脉冲来切换自己的状态。

第一个触发器的输入端连接到HIGH(逻辑1),对于进入该触发器的每一个时钟脉冲,HIGH使该触发器进行切换。因此,同步计数器将工作与单个时钟信号,并改变其状态与每个脉冲。

了柜台第一个JK触发器(Q)的输出连接到第二个触发器的输入。与门(外部连接)驱动其他两个触发器的输入。这些与门的输入由前一级唇触发器输出提供。

如果FF2的输入直接连接到FF1的Q1输出,计数器将不能正常工作。这是因为,在计数210时Q1值很高,这意味着FF2触发器将切换为第三个时钟脉冲。这导致错误的计数操作,给出的计数为710而不是410。

为了防止这个问题,在FF2和FF3的输入端使用AND门。只有当Q0、Q1输出高时,AND门的输出才会高。所以对于下一个时钟脉冲,计数将是00012。

类似地,触发器FF3将在Q0, Q1和Q2高时切换为第四个时钟脉冲。Q3输出将不会切换到第8个时钟脉冲,并将再次保持高直到第16个时钟脉冲。在第16个时钟脉冲后,所有触发器的q输出将返回0。

操作

在up计数器中,4位二进制序列从0000开始,递增到1111。在了解了上面counter电路的工作原理之前就知道了欧宝官网app苹果下载JK触发器。

在上述电路中,触发器的两个输入被连接在一起。因此,只有两种可能的情况会发生,即两个输入要么高要么低。

如果两个输入都是高的,那么JK触发器就会切换,如果两个输入都是低的,那么JK触发器就会记住,即它保持在前一个状态。

让我们看看手术。这里的clock pulse表示边缘触发的时钟脉冲。

1)。在第一个时钟脉冲中,所有触发器的输出将为0000。

2)。在第二个时钟脉冲,J和k的作为输入连接到逻辑高,JK触发器的输出(FF0)改变它的状态,那么第一个触发器的输出(FF0)改变其状态可以观察到每一个时钟脉冲。在上面的显示顺序,LSB或者改变其状态。因此生产-0001

3)。在第三个时钟脉冲下一个触发器(FF1)将收到它的J K输入,即(逻辑高)和它的状态改变。在这个状态下,FF0将改变其状态为0。因此FF1上的输入是0。因此输出是-0010

4)。类似地,在第四个时钟脉冲中,FF1不会改变它的状态,因为它的输入处于低状态,它仍然保持在它之前的状态。虽然它产生输出到FF2,但它不会因为AND门的存在而改变其状态。FF0将再次将其输出切换到逻辑高状态。因此输出为0011。

5)。在第五个时钟脉冲中,FF2接收到输入并改变其状态。同时,FF0的输出逻辑低,FF1也是低状态产生0100。

这一过程持续到1111。工作情况如下表所示。同步计数器的上述工作情况可以在下表中清楚地给出。

表格

下表显示了Q1, Q2, Q3, Q4 4个触发器的输出。第一个触发器对每个边缘触发脉冲进行切换,而第二个触发器仅在给定时钟脉冲的输入值很高时才触发。如果两个输出Q1和Q2是高的,则第三个触发器进行切换。类似地,如果Q1 Q2 Q3都高,Q4也会切换。

在再次达到零后,三次触发器切换到逻辑低,即0000,再次计数开始。
上计数器的时序图如下所示。

时序图

4位同步DOWN计数器

递减计数器按递减顺序计数。这类似于向上计数器,但应该会减少它的计数。因此,JK触发器的输入端连接到倒Q (Q’)上,下图所示的4位降计数器就是利用JK触发器设计的。相同的外部时钟脉冲连接到所有触发器。

下来

由于计数器必须倒计时的序列,最初所有的输入将在高状态,因为他们必须倒计时的序列。它将以1111开始,以0000结束,类似于向上计数器。

在下行计数器中,应该记住,前一个触发器只有在前一个触发器的输出产生低逻辑时才会进行切换。

4位同步上行/下行计数器

上述两个计数器可以在一个称为上下计数器的单个计数器中实现。这可以从它的输入中选择。带有JK触发器的上/下计数器设计如下图所示。

上下

up/ down计数器具有“up”和“down”计数模式,有2个输入与门,用于检测计数操作的适当位条件。OR门用于组合与门的输出,从每个JK触发器。

我们提供了一种上/下控制线,使上/下系列与门将JK、Q、Q’触发器的输出传递到级联排列的下一级触发器。

如果上/下控制线设置为HIGH,则顶部AND门处于使能状态,电路作为up计数器。如果上/下控制线设置为低,则底部AND门处于使能状态,电路作为down计数器。

同步计数器的应用

同步计数器最常见和著名的应用是机器运动控制,在这个过程中,转轴编码器将机械脉冲转换为电脉冲。这些脉冲将作为时钟输入的上行/下行计数器,并将启动电路运动。

该电路由光电晶体管或光传感器和一个连接到转子轴的LED组成。此排列连接到UP/ DOWN计数器。当机器开始移动时,通过连接和干扰(制造和断开)光传感器和LED之间的光束来转动编码器轴。

通过这种运动,转子产生时钟脉冲来增加上行/下行计数器电路的计数。所以计数器记录了轴的运动并给出了转子移动距离的值。

为了计算转子轴的运动,我们通过向一个方向移动轴来增加计数,通过向另一个方向移动来减少计数。我们还使用一个编码器/解码器电路来区分运动的方向。

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