同步计数器

在上一个教程中,我们已经了解了异步计数器。亚博彩票下载虽然它们很容易构建,但在他们的操作中有时间延迟。

使用时钟信号来改变其转换的计数器称为“同步计数器”。这意味着同步计数器取决于它们的时钟输入以改变状态值。在同步计数器中,所有触发器都连接到相同的时钟信号,并且所有触发器都会同时触发。

同步计数器也称为“同时计数器”。在同步计数器中没有传播延迟和纹波效果。

不同类型的同步计数器

数字电子设备有许多类型的同步计数器。亚博最新官网网址他们列于下面。

  • 二元计数器
  • 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
  • 可加载的柜台
  • BCD计数器
  • 环计数器
  • 约翰逊计数器等等。

4位同步柜台

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。

第一触发器的输入连接到高(逻辑1),这使得触发器变为切换,每个时钟脉冲输入它。因此,同步计数器将使用单个时钟信号并使用每个脉冲改变其状态。

了柜台第一JK触发器(Q)的输出连接到第二触发器的输入。和门(外部连接)驱动其他两个触发器的输入。这些和栅极的输入,从先前阶段的唇浮输出提供。

如果FF2的输入直接连接到FF1的Q1输出,则计数器无法正常运行。这是因为,Q1值在210的计数时高,这意味着FF2触发器将为第三时钟脉冲切换。这导致错误的计数操作,使计数为710而不是410。

为了防止此问题和栅极用于FF2和FF3的输入侧。只有当Q0,Q1输出高时,AND门的输出将很高。因此,对于下一个时钟脉冲,计数将为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亚博彩票下载JK触发器。

在上述电路中,随着触发器的两个输入连接在一起。因此,只有可能发生的两个可能的条件,即两个输入高或低。

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。

让我们看看这个操作。这里时钟脉冲指示边缘触发时钟脉冲。

1.)在第一个时钟脉冲中,所有触发器的输出将在0000处。

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.)在第三时钟脉冲中,下一个触发器(FF1)将收到其J K输入I.E(逻辑高),它会改变其状态。在此状态下,FF0将使状态更改为0.因此,在FF1上输入为0.hent输出为-0010

4.)类似地,在第四时钟脉冲FF1不会改变其状态,因为其输入处于低状态,它仍处于以前的状态。虽然它为FF2产生输出,但由于存在和门的存在,它不会改变其状态。FF0再次将其输出切换到逻辑高状态。因此输出是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。

桌子

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。

再次达到零之后,三个触发器切换到逻辑低I. 0000并再次计数开始。
上计数器的时序图如下所示。

SEQ时序图

4位同步DOWN计数器

逆计数器按照下降顺序计数数字。这类似于倒计时,但应该减少其数量。因此JK触发器的输入连接到倒Q(Q')。通过使用JK触发器,设计了下图所示的4位下面的计数器。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

通过具有2个输入和栅极,向上/向下计数器具有“向上”和“向下”计数模式,该输入和门用于检测计数操作的适当比特条件。或门用于将每个JK触发器的输出组合和门。

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。

该电路包括光晶体管或光传感器和连接到转子轴的LED。这种布置连接到上/下计数器。当机器开始移动时,它通过连接和扰乱(制造和破坏)光传感器和LED之间的光束来转动编码器轴。

通过这种运动,转子产生时钟脉冲以增加上/下电路的计数。因此,计数器记下轴的运动,并给出转子移动的距离的值。

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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