Trong những phần trước ta đã có được biết đến 2 các loại mạch tuần tự cơ bạn dạng là mạch lật với mạch ghi dịch; và cũng biết rằng những FF nối lại với nhau hoàn toàn có thể chuyển động như một mạch đếm tốt tkhô giòn ghi (ghi nhớ nhiều bit). Nhưng kia bắt đầu chỉ cần gần như mạch ghi nhớ cơ phiên bản, phần này đang đề cập tới cụ thể hơn cấu trúc, chuyển động và nhiều vận dụng của nhiều mạch đếm khác biệt. Phần to chúng làm việc dạng mạch tích thích hợp. Hệ thống số thời nay thực hiện không hề ít một số loại mạch đếm, hoàn toàn có thể dùng để làm đếm xung, đếm thành phầm, đếm làm đồng hồ, định thời gian … cùng rõ ràng bọn chúng là các mạch xúc tích yêu cầu chính xác cùng thuận lợi xây dựng hơn các so với các các loại mạch tương tự.

Bạn đang xem: Thiết kế mạch đếm không đồng bộ

1.1 Đếm không đồng điệu theo hệ nhị phân (chia 2)

Mạch đếm lên

Hình tiếp sau đây trình diễn một mạch đếm tất cả 4 FF T mắc tiếp liền. Các ngõ vào T (giỏi J=K) của cả 4 tầng FF hầu hết để trống giỏi nối lên +Vcc. Xung nên đếm được gửi vào ngõ ông chồng tác động ảnh hưởng cạnh xuống của tầng FF trước tiên (nó có thể là 1 chuỗi xung vuông có chu kì ko vậy định)


Các ngõ ra Q thứu tự được nối cho tới ngõ vào đếm chồng của tầng sau nó (nếu như có). Chúng được lấy tên là Q0 (LSB), Q1, Q2, quận 3 (MSB)

 

*

Hình 3.3.1 Sở đếm nhị phân 4 bit ko nhất quán cơ bản

*

Hình 3.3.2 Giản thiết bị thời hạn xung của ngõ vào với các ngõ ra bộ đếm :

Mạch vẫn đếm như thế nào?

Mạch đếm hay vận động ở tâm lý ban đầu là 0000 vì thế một xung tác động ảnh hưởng nút tốt sẽ được áp vào ngõ Cl của những tầng FF để đặt tinh thần ngõ ra là 0000.

Lúc xung đếm ck ảnh hưởng cạnh xuống thứ nhất thì Q0 lật trạng thái có nghĩa là Q0 = 1. Ở cạnh xuống thứ hai của xung chồng, Q0 lại lật trạng thái một đợt tiếp nhữa, Tức là Q0 = 0. do đó cđọng sau các lần tác động của ông chồng Q0 lại lật tinh thần một đợt, sau 2 lần ông xã ảnh hưởng tác động, Q0 tái diễn tâm lý ban sơ, vì thế trường hợp xung chồng có chu kì là T cùng tần số là f thì xung ngõ ra Q0 sẽ sở hữu được chu kì là 2T cùng tần số còn 1/2f. vì vậy xung đếm ck đã làm được phân chia song tần số sau 1 tầng FF.

Do Q0 lại thay đổi ngõ vào xung đếm của FF thứ 2 (FF B) buộc phải giống như tần như vậy fQ1 bằng một phần fQ0. Với 4 tầng FF thì

fquận 3 = 1/2fQ.2 = 1/4fQ1 = 1/8fQ0 = 1/16f

do đó cùng với 4 FF ta tất cả 16 trạng thái lô ghích ngõ ra từ 0000(010) làm việc xung đếm thứ nhất cho 1111 (1510) sinh hoạt xung đếm sản phẩm công nghệ 16, Có nghĩa là trị thập phân ra ngay số xung đếm vào cùng vì vậy đó là mạch đếm nhị phân 4 bit (gồm 4 tầng FF, tần số được chia thay đổi sau mỗi tầng) tuyệt mạch đếm phân chia 16

Mạch được xếp vào nhiều loại mạch đếm lên vì lúc số xung đếm vào tăng thì số thập phân ra tương xứng cũng tăng. Nhưng lưu ý rằng chỉ có 16 trạng thái ra nên sinh hoạt xung đếm ông chồng thứ 16 mạch được auto xoá về 0 nhằm đếm lại. Muốn có nhiều trạng thái ra hơn thế thì buộc phải nối thêm tầng FF. Tổng quát lác cùng với vận động như trên trường hợp bao gồm n FF thì sẽ khởi tạo ra 2n tâm trạng ngõ ra. Số tâm trạng ngõ ra giỏi con số số đếm không giống nhau còn gọi là Modulus (viết tắt : Mod) cho nên vì vậy, mạch đếm trình diễn ngơi nghỉ bên trên có cách gọi khác là mạch đếm gian lận 16

Bảng thực sự của mạch đếm nhị phân 4 bit như sau :


Số xung vào

Mã số ra sau khoản thời gian tất cả xung vào

Trị thập phân ra

Q3

Q2

Q1

Q0

Xoá

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0

1


Nhìn vào giản đồ gia dụng xung cùng bảng tâm lý hoạt động của mạch đếm này ta thấy rằng chưa hẳn cơ hội như thế nào các tâm trạng ngắn gọn xúc tích những ngõ ra phần lớn chuyển đổi theo nhịp xung đếm ông xã nguồn vào buộc phải ở đây chỉ là mạch đếm ko nhất quán.

Giải mã mạch đếm

Với cỗ đếm như bên trên thì hoàn toàn có thể làm được gì ?

Chắc chắn là nó có tương đối nhiều ứng dụng rồi, hãy xét qua một trong những ví dụ sau :

Ở phần mạch lời giải để hiển thị led 7 đoạn, mạch đếm đã có được ứng dụng nhằm chế tác số đếm đến mạch lời giải tự 0000(0) cho 1010(910)

Còn đây là 1 ứng dụng dễ dàng và đơn giản không giống : từng trải được đề ra là phải biết được mạch đếm đến một số nào đó (ví dụ điển hình 5) rồi hiển thị ra led.

quý khách gọi hoàn toàn có thể thuận lợi nghĩ tức thì đến việc sử dụng cổng xúc tích và ngắn gọn để tạo ra tinh thần ngõ ra làm cho sáng led trường đoản cú tổng hợp tâm trạng xúc tích ngõ vào lúc mạch đếm mang lại 5. Cách mắc sẽ nlỗi sau :

*

Hình 3.3.3 Giải mã mạch đếm nhằm hiển thị ra led

Vậy là ta đã gồm một trò nghịch năng lượng điện tử dễ dàng theo kiểu suôn sẻ. Cho bộ đếm hoạt động, tín đồ chơi vẫn dấn một nút vào một thời khắc bất kì để dừng cấp xung đếm ông chồng, mạch đếm đã dừng lại ngơi nghỉ con số đang đếm mang lại. Nếu số này làm cho đèn led sáng thì tín đồ đùa đã thắng.

Tất nhiên để hoàn hảo ta rất cần phải gồm một mạch xê dịch nhằm cấp xung ông xã mang lại mạch đếm chạy (bạn cũng có thể tạo mạch xê dịch tự cổng súc tích hay mạch chốt kết hợp với linh kiện thụ động R, C nlỗi đã nói ở đoạn trước).

Một vận dụng dễ dàng không giống là cần sử dụng mạch đếm này để tạo khoảng chừng xung vuông điều khiển và tinh chỉnh download (chẳng hạn hộp động cơ chạy tuyệt msinh hoạt van xả) trong tầm thời hạn 3s đếm từ số 7 mang đến số 10

Giải pháp nhằm giải bài xích tân oán bên trên là đã dùng cổng xúc tích để sản xuất mạch giải mã số 0111(710) nhằm kích ngõ ra lên rất cao rồi lời giải số 1010(1010) nhằm kích ngõ ra xuống rẻ quay trở về. Hai con đường giải thuật này được gửi vào ngõ Pr cùng Cl của mạch chốt để đặt ngõ ra lên mức cao Khi Pr cùng xoá nó Lúc Cl. Mạch tiến hành liên kết như sau :

*

Hình 3.3.4 Giải mã mạch đếm điều khiển tải

Trong số đó NAND1 đang giải mã số 7 còn Nand2 sẽ giải thuật cho số 10. Ở số đếm sản phẩm công nghệ 7 của mạch đếm ngõ ra Nand1 xuống rẻ premix mạch chốt đặt Q lên cao. Đến lúc đếm tới 10 thì ngõ ra nand2 khi này xuống phải chăng (tất yếu Nand1 đã trở lại cao rồi) thực hiện xoá ngõ ra Q làm Q xuống rẻ. lúc mạch đếm mang lại 7 quay trở về thì khoảng tầm xung vuông lại xuất hiện thêm. Nó có tính chu kỳ luân hồi. Thời gian lâu dài xung vuông được đưa ra quyết định bởi tần số (chu kì) mạch xấp xỉ cấp cho đến xung chồng của mạch đếm, giả dụ Tck = 1s thì T = 3s. Do đó ta hoàn toàn có thể đổi khác f mạch xấp xỉ nhằm biến đổi khoảng tầm thời gian điều khiển tải.

Bây giờ các bạn hãy xây đắp cỗ trò đùa kia chỉ việc cần sử dụng 3 FF T (sinh sản 8 tâm lý ra). Khi người đùa dìm dừng mạch đếm ngơi nghỉ số 5 hay số 10 thì đèn led đã sáng sủa.

Mạch đếm xuống

Tại trước là mạch đếm lên thứu tự phân tách 2 tần số, số hệ 10 ra tương xứng là từ 0 mang đến 15. Cũng gồm khi bắt buộc mạch đếm xuống từ bỏ 15 xuống 0 ví dụ điển hình, cách nối mạch đã như vậy nào?

Hình bên dưới trình diễn kết cấu mạch đếm xuống nhị phân 4 bit. Ngõ ra Q thứu tự của tầng trước sẽ tiến hành nối cho ngõ vào chồng của tầng tiếp đến. Xung đếm ông xã vẫn ảnh hưởng ở tại mức thấp

*

Hình 3.3.5 Mạch đếm xuống 4 bit ko đồng bộ

Các ngõ ra và phương pháp xoá mạch, gửi xung vào y như ở trước. Ngõ ra Q của tầng FF đầu dổi trạng thái làm việc đổi cạnh xuống của xung vào những ngõ ra không giống thay đổi tâm lý ở cạnh xuống của ngõ ra Q', Tức là cạnh lên của ngõ ra Q0 của FF kề trước. Dạng sóng sống ngõ vào và những ngõ ra cùng với khoảng ngắn gọn xúc tích sau mỗi xung vào với công dụng số đếm được trình bày nhỏng hình dưới đây. Để ý rằng sau xung ông xã trước tiên thì mạch se đếm tức thì lên số đếm cao nhất là 15 rồi từ từ xuống 14, … cho đến 0 tổng số sau 15 xung ck và cho tới xung ck vật dụng 16 mạch sẽ tự động xoá về 15 để đếm xuống quay lại.

Hình sau đây trình bày cả hai dạng sóng của mạch đếm lên cùng xuống bạn có thể đối chiếu chúng giúp xem rõ hơn nguyên lí của việc đếm lên với đếm xuống.

*

hình 3.3.6 So sánh dạng sóng đếm lên cùng đếm xuống

Hãy nối dây 4 FF T nhằm tạo thành mạch đếm lên, mạch đếm xuống phân chia 16, có ngõ ck tác động nút cao.

Hãy gắng FF T bằng FF JK cùng xây dựng tương tự

Thêm một bước nữa là cũng tương tự từng ấy FF ta đã xây dựng mạch để hoàn toàn có thể đếm lên đếm xuống các được.

Nhận thấy mạch đếm lên tốt xuống là do nối tự ngõ raĠ của tầng trước cho tới ngõ vào ông xã của tầng sau vì thế ở chỗ này đã phải sử dụng một cổng OR mang lại 2 ngõ vào. Việc đếm tăng và giảm được đưa ra quyết định vì một ngõ tinh chỉnh và điều khiển lựa chọn chế độ lên tuyệt xuống. Cấu trúc của mạch đang được thiết kế với như sau :

*

Hình 3.3.7 Mạch đếm lên hay xuống

Muốn nắn bao gồm cả hai dạng sóng đếm lên với đếm xuống như hình ta có thể mang ra đồng thời từ các ngõ đảo và ko đảo của những tầng FF giống như hình sau :

 

*

Hình 3.3.8 Mạch đếm mang ra dạng sóng đếm lên với đếm xuống

Mạch đếm trường đoản cú dừng

Các mạch đếm sinh hoạt trước auto tảo vòng (đếm lên hết 15 rồi reset nhằm quay trở về đếm từ đầu tuyệt đếm xuống mang đến 0 thì remix quay trở lại đếm tự 15 xuống) nếu thường xuyên cấp xung Ck mang đến mạch đếm. Bây giờ đồng hồ bao gồm một thử khám phá là mạch đã yêu cầu ngừng đếm tại 1 số lượng như thế nào đó định trước (ví dụ điển hình 10). Để triển khai nó ta cần tìm kiếm giải pháp giới hạn FF thứ nhất. Một phương pháp nhưng họ sẽ cần sử dụng tại vị trí “trò chơi may mắn” sẽ là dừng cấp xung ông xã vào; nếu muốn mạch tự động có tác dụng, có thể dùng cổng ngắn gọn xúc tích tổ hợp nhằm chế ước ngõ vào T (chung) của tầng đầu, các ngõ vào cổng súc tích sẽ là các mã số đếm của số sẽ đếm tới nhưng muốn giới hạn. Hình tiếp sau đây trình diễn phương pháp thực hiện:

*

Hình 3.3.9 Mạch đếm từ dựng chân lại tại số đếm 10

1.2 Mạch đếm không đồng hóa không tuân theo hệ nhị phân (phân tách 2)

Với mạch đếm dùng n FF mắc thông suốt thì số thủ thuật (số tinh thần xúc tích và ngắn gọn ra) là 2n, và mạch đang đếm tự 0 mang đến 2n – 1 (4 FF đếm tới 16 trạng thái). Trong nhiều trường vừa lòng ta bắt buộc mạch đếm bao gồm số thủ thuật không tuân theo 2n, chẳng hạn đếm hack 10 (nói một cách khác là mạch đếm thập giai giỏi mạch đếm phân chia 10) rất thú vị dùng để hiển thị kết quả đếm ngơi nghỉ dạng hệ 10, giỏi ví dụ không giống là trong đồng hồ đeo tay số đề xuất mạch đếm phân chia 6 cùng chia 12 để hiển thị tiếng với phút ít tuyệt bất cứ mạch đếm phân chia thủ thuật n như thế nào.Thông thường trong mạch đếm lên số đếm tăng theo lắp thêm tự thường xuyên từ 0 thường 2n – 1 rồi trở lại 0 nhằm đếm quay trở lại. Nhưng cũng có thể không tăng theo lắp thêm từ tuyệt máy tự cơ mà không liên tiếp miễn sao đầy đủ số tinh thần n.

Trsinh hoạt lại mạch đếm tự dừng ở hình trên : lúc đếm cho tới một số định sẵn (số 10) mạch sẽ tự giới hạn, vậy ta có thể mang đến mạch tiếp tục chạy nhằm đếm quay trở về bằng cách chuyển ngõ kia cho tới chân clear cụ vì mang tới chân J, K.

Hình mạch đếm hack 10 được nối nhỏng sau :

*

Hình 3.3.10 Mạch đếm mod 10

Cần lưu ý là nghỉ ngơi xung đếm ck sản phẩm 10 khi số đếm vừa lên 10 thì những tâm lý lô ghích ngõ ra được mang về chế ước ngõ Cl ngay lập tức do đó hoàn toàn có thể thấy là số 10 không kịp hiển thị vẫn cần đưa về 0. Thực tế thì vày thời hạn trì hoãn thân các cổng xúc tích và ngắn gọn khoảng vài ns đề xuất vẫn đang còn số đếm 10 trong khoảng thời hạn này, ta chỉ quan tâm cho tới ảnh hưởng này khi buộc phải đòi hỏi mạch chuyển động với độ đúng chuẩn cao nlỗi vào vật dụng vi tính chẳng hạn.

Ảnh tận hưởng của trì hoãn được biểu lộ rõ hơn qua giản trang bị xung sau

*

Hình 3.3.11 Trì hoãn truyền của mạch đếm không nhất quán hack 10

Thực tế thì bí quyết thiết kế mạch đếm không áp theo hệ nhị phân lợi dụng ngõ clear nlỗi ở bên trên không được dùng do:

+ Các ngõ ra vì được nối với mua khác biệt ảnh hưởng đến ngõ đem về, rồi trì hoãn truyền qua những cổng ngắn gọn xúc tích nữa đã tạo nên xung nhọn, các tầng FF sẽ không được xoá đồng thời

+ Nhiều hơn ngõ clear không còn được thoải mái để xoá mạch thời gian ước muốn.

Do vậy tất cả một giải pháp sinh sản mạch đếm trên là nghiên cứu sự tương tác giữa những tâm trạng sống những ngõ ra rồi thử nối chúng với những ngõ vào J, K của tầng nào đó cho tới lúc thoả bảng trạng thái. Hãy xem biện pháp nối như vậy nào:

Trước không còn hãy nhìn vào giản đồ gia dụng xung của mạch đếm gian lận 16. Tới số đếm thứ 10 thì mạch bắt buộc rephối quay trở lại.

- Ngõ ra Q0 không đổi khác gì dù cho có được xoá hay là không bởi nó theo xung ck

- Ngõ ra quận 1 tới đó đề nghị không thay đổi trạng thái trong 2 chu kì của xung ông chồng nữa vì vậy ngõ J, K buộc phải ở mức 0 trong tầm thời gian này, ta rất có thể nối tự chân Q3 về J1, K1 vì từ bây giờ Q3 đã ở tầm mức 0 (nó cũng lên 1 sau khoản thời gian bị xoá)

- Ngõ ra quận 2 tới lúc xoá vẫn sống 0 bắt buộc ko nên chuyển đổi gì tầng FF 2

- Ngõ ra quận 3 Khi xoá phải trở về nút 0 thuở đầu, bây giờ quận 1 sinh hoạt cao, Q2 sống tốt đồng thời Q0 sẽ trở lại, cho nên vì vậy có thể nối Q0 tới ngõ ông chồng của FF 3 cùng nối cổng & trường đoản cú Q.1 với Q2

Kết quả nối mạch nhỏng sau:

*

hình 3.3.12 Mạch đếm hack 10

Cuối thuộc đánh giá lại thấy thoả chuyển động. Nhưng giải pháp này xem ra “khá trắc trở cùng như là đoán thù mò”. Thực ra nó lại rất thú vị, nó gồm một cách thức kiến thiết vô cùng đúng với bài bản ta sẽ gặp mặt lại tại phần xây cất mạch đếm đồng bộ tại đoạn sau.

Có không ít IC đếm ko đồng nhất cả bọn họ TTL và CMOS. Ở đây chỉ ra mắt một trong những IC xuất xắc dùng :

74LS293Cấu tạo thành gồm 4 FF JK cùng với những Áp sạc ra Q0 (LSB), quận 1, Q.2, Q3(MSB), Q0 nhằm riêng lẻ cho phép mạch vận động linch hoạt. Các nguồn vào J, K đông đảo được nối nấc cao sinh hoạt bên phía trong.

Mạch tất cả cho tới 2 đầu vào xung nhịp CP (clock pulse) cũng đó là xung ông xã mà ta sẽ biết) đến tầng 0 với tầng trệt để dễ dàng xây đắp những vận dụng.

Hai ngõ vào không đồng bộ MR1 với MR2 (master reset) ví như thuộc tác động nút cao thì đã hoạt động nhỏng chân clear để xoá mạch.

Sơ đồ vật xúc tích và ngắn gọn cùng sơ trang bị kăn năn của IC nhỏng sau :

*

Hình 3.3.13a Kí hiệu khối hận với chân ra của 74LS293

*

Hình 3.3.13b Cấu trúc mạch của 74LS293

74LS293 là IC đếm không nhất quán không ít phong cách bit ra tuỳ phương pháp mắc dây.

Đếm hack 16 :

Xung nhịp vào đang vào chân CP0; chân CP1 nối tới ngõ ra Q0; MR1, MR2 nối thông thường xuống mass để mạch xoá từ động

*

Hình 3.3.13c 74LS293 đếm gian lận 16

Đếm gian lận 10

Xung nhịp vẫn vào chân CP0; chân CP1 nối tới Q0 để cho đủ số trạng thái lên đến mức 10, khi đếm cho 10 Q.1, quận 3 lên tới mức cao đề xuất được nối về MR1 và MR2 nhằm xoá mạch

*

Hình 3.3.13d 74LS293 đếm thủ thuật 10

Đếm thủ thuật 14

CP0, CP1 vẫn nối dâhệt như cũ Lúc đếm tới 14 thì Q3Q2Q1Q0 là 1110 vì thế cần nối quận 3 cho tới MR1, Q.2, Q1 tới MR2 qua cổng nvà.

*

Hình 3.3.13e 74LS293 đếm thủ thuật 14 

74LS90, 74LS92, 74LS93

3 IC bên trên thuộc những loạt của chính nó (LS, HC, …) cũng rất giỏi cần sử dụng. Sơ thứ mạch cùng sơ đồ dùng chân như hình. Cũng hệt như 74LS293 tầng FF đầu tương đối chủ quyền để sử dụng linc hoạt rộng, muốn đếm vừa đủ số tâm lý của IC thì rất cần phải nối ngõ ra Q0 cho tới ngõ vào B; hai ngõ reset thường xuyên nối AND đề xoá mạch đếm Lúc chuyển lên rất cao. lúc đếm lên thì cần được cho một trong 2 ngõ này lên rất cao trong chốc lát (khoảng chừng vài mươi ns) rồi gửi xuống tốt quay trở lại. Riêng 74LS90 tất cả thêm 2 ngõ remix 9 (R9(0) cùng R9(1)). Bình hay 1 trong những hai hoặc cả 2 ngõ này được giữ lại sinh sống thấp, ước ao ngõ ra gồm số đếm là 9 thì phải chuyển cả hai ngõ lên cao.bởi vậy ta hoàn toàn có thể cần sử dụng 74LS93 để làm mạch đếm thủ thuật 10, hack 12 tốt gian lận 16 giống hệt như 74LS293 ở trên. Cách mắc dây bạn cũng có thể thuận lợi có tác dụng được.

Xem thêm: Chi Phí Khám Sức Khỏe Bổ Túc Hồ Sơ Đi Làm Tại Bệnh Viện Quận 10 Khám Sức Khỏe

 

Hình 3.3.14a Chân ra IC đếm 74LS90 74LS92 74LS93

Hình 3.3.14b kí hiệu khối của 74LS90 74LS92 74LS93

Còn khi cần số hack bự ta có thể sử dụng 40đôi mươi (hack 16384 tức 14 tầng FF) tốt 4040 (mod 4096 tức 12 tầng FF). Do sử dụng những tầng FF cùng lại trực thuộc các loại CMOS cũ phải tần số vận động hơi số lượng giới hạn chỉ ở mức 2MHz.