/ / MOD-tellere er avkortede modul-tellere

MOD-tellere er avkortede modul-tellere

tellere

Jobben til en teller er å telle ved å fremme deninnholdet i telleren med en telle med hver klokkepuls. Teller som fremmer sin sekvens av tall eller tilstander når de aktiveres av en klokkeinngang, antas å operere i en "count-up" -modus. På samme måte er teller som reduserer sekvensen av tall eller tilstander når de aktiveres av en klokkeinngang, antatt å operere i en "nedtelling" -modus. Teller som opererer i både OPP og NED-modus, kalles toveis tellere.

Teller er sekventielle logiske enheter som eraktivert eller utløst av et eksternt tidspuls eller klokke signal. En teller kan konstrueres for å fungere som en synkront krets eller som en asynkron krets. Med synkrone tellere endres alle databitene synkront med applikasjonen av et klokkesignal. Mens en asynkront tellerkrets er uavhengig av inngangsklokke, slik at databitene endrer tilstand på forskjellige tidspunkter etter hverandre.

Deretter er tellere sekventielle logiske enheter somFølg en forhåndsbestemt sekvens av telleforhold som utløses av et eksternt klokke-signal (CLK). Antallet stater eller telle sekvenser gjennom hvilke en bestemt teller forløper før retur igjen til sin opprinnelige første tilstand kalles modulus (MOD). Med andre ord, modulen (eller bare modulo) er antall tilstander som telleren teller og er delingsnummeret til telleren.

Modulanteller, eller bare MOD tellere, er definert basert på antall stater som telleren vil sekvensere gjennom før de returnerer tilbake til sin opprinnelige verdi. For eksempel, en 2-bit-teller som teller fra 002 til 112 i binær, det er 0 til 3 i desimal, har amodulverdien på 4 (00 → 1 → 10 → 11, og tilbake tilbake til 00) så vil det bli kalt en modulo-4 eller mod-4-teller. Legg også merke til at det har tatt fire klokkeimpulser for å komme fra 00 til 11.

Som i dette enkle eksempelet er det bare to biter, (n = 2), så er maksimalt antall mulige utgangstilstander (maksimal modul) for disken: 2n = 22 eller 4. Imidlertid kan tellere konstrueres for å telle til et hvilket som helst antall 2n stater i sin rekkefølge ved å kaste sammen flere tellingstrinn for å produsere en enkeltmodul eller MOD-N-teller.

Derfor vil en "Mod-N" teller kreve "N" antall flip-flops koblet sammen for å telle en enkelt databit mens du gir 2n forskjellige utgangsstater, (n er antall bits). Merk at N alltid er en hel heltallverdi.

Vi kan se at MOD-tellere har en modulverdi som er en integrert kraft på 2, det vil si 2, 4, 8, 16 og så videre for å produsere en n-bit-teller, avhengig av antall flip-flops som brukes, og hvordan de er tilkoblet, bestemmer type og modul av disken.

D-type Flip-flops

MOD-tellere er laget med "flip-flops" og aEnkelt flip-flop kan produsere en telling på 0 eller 1, noe som gir maksimalt antall 2. Det finnes forskjellige typer flip-flop-konstruksjoner vi kan bruke, SR, JK, JK Master-slaven, D-typen eller til og med T-type flip-flop for å bygge en teller. Men for å holde det enkelt, bruker vi D-type flip-flop, (DFF), også kjent som en Data Latch, fordi det brukes en enkelt datainngang og ekstern klokke signal, og det er også positiv kantutløsning.

D-typen flip-flop, som TTL 74LS74, kanvære laget av enten SR eller JK baserte kantutløsede flip-flops, avhengig av om du vil endre tilstanden enten på den positive eller fremre kanten (0 til 1 overgang) eller på den negative eller bakre kanten (1 til 0 overgang) av klokkepulsen. Her antar vi en positiv, ledende utløset flip-flop. Du finner mer informasjon i følgende lenke om D-type flip-flops.

D-type flip-flop og sannhetstabell

d-type flip-flop

Operasjonen av en D-type flip-flop, (DFF) erveldig enkelt da det bare har en enkelt datainndring, kalt "D", og en ekstra klokke "CLK" -inngang. Dette gjør det mulig å lagre en enkelt databit (0 eller 1) under styringen av klokkesignalet, slik at D-type flip-flop er en synkron enhet fordi dataene på inngangene overføres til flip-flops-utgangen bare på utløser kanten av klokkepulsen.

Så fra sannhetstabellen, hvis det er en logikk "1"(HIGH) på datainngangen når en positiv klokkepulse påføres, flip-flop SET'en og lagrer en logikk "1" ved "Q" og en gratis "0" ved Q. På samme måte, hvis det er en LOW på Datainngang når en annen positiv klokkepuls blir brukt, flip-flop RESET er og lagrer en "0" ved "Q", og en resulterende "1" ved Q.

Deretter er utgangen "Q" av D-typen flip-flopreagerer på verdien av inngangen "D" når klokkeinngangen (CLK) er høy. Når klokkeinngangen er LOW, holdes tilstanden ved "Q" enten "1" eller "0" til neste gang klokke signalet går høyt til logisk nivå "1". Derfor endres utgangene ved "Q" bare når klokkeinngangen endres fra en "0" (LOW) -verdi til en "1" (HIGH) som gjør det til en positiv utløsert D-type flip-flop. Vær oppmerksom på at negativ kantutløsende flip-flops fungerer på nøyaktig samme måte, bortsett fra at den fallende kanten av klokkepulsen er utløserkanten.

Så nå vet vi hvordan en kant-utløst D-type flip-flop fungerer, kan vi se på å forbinde noen sammen for å danne en MOD-teller.

Divider-by-Two-telleren

Kanten utløst D-type flip-flop er en nyttigog allsidig byggestein for å konstruere en MOD-teller eller en hvilken som helst annen type sekvensiell logikkrets. Ved å koble Q-utgangen tilbake til "D" -inngangen som vist, og opprette en tilbakemeldingsløyfe, kan vi konvertere den til en binær splitt-to-to-teller ved hjelp av klokkeinngangen bare da Q-utgangssignalet alltid er det inverse av Q utgangssignal.

Divider-by-two Counter og Timing Diagram

divider med to teller

Tidsdiagrammet viser at "Q" -utgangenbølgeformen har en frekvens nøyaktig halvparten av klokkeinngangen, slik at flippen fungerer som en frekvensdeler. Hvis vi la til en annen D-type flip-flop slik at utgangen på "Q" var inngangen til den andre DFF, ville utgangssignalet fra denne andre DFF være en fjerdedel av klokkeinngangsfrekvensen og så videre. Så for et "n" antall flip-flops, er utgangsfrekvensen delt med 2n, i trinn på 2.

Merk at denne metoden for frekvensdeling erveldig praktisk for bruk i sekvensielle tellekretser. For eksempel kan et 60Hz hovedfrekvenssignal reduseres til et 1Hz-tidssignal ved å bruke en divide-by-60-teller. En divide-by-6-teller ville dele 60Hz ned til 10Hz som deretter mates til en divide-by-10-teller for å dele 10Hz ned til et 1Hz-tidssignal eller puls, etc.

MOD-4 teller

Teknisk så vel som å være en 1-bits lagringenhet, kan en enkelt flip-flop på egen hånd betraktes som en MOD-2-teller, da den har en enkelt utgang som resulterer i en telling på to, enten en 0 eller 1, på applikasjonen av klokkesignalet. Men en enkelt flip-flop på egen hånd produserer en begrenset telle sekvens, så ved å koble sammen flere flip-flops for å danne en kjede, kan vi øke tellingskapasiteten og konstruere en MOD-teller for enhver verdi.

Hvis en enkelt flip-flop kan betraktes som enmodulo-2 eller MOD-2-telleren, da legger du til en andre flip-flop vil gi oss en MOD-4 teller som lar det telle i fire diskrete trinn. Den totale effekten ville være å dele det opprinnelige klokkeinngangssignalet med fire. Da vil den binære sekvensen for denne 2-bit MOD-4-telleren være: 00, 01, 10 og 11 som vist.

MOD-4 Counter og Timing Diagram

mod counter

Merk at for enkelhet, bytteoverganger av QA, QB og CLK i det ovennevnte tidsdiagrammet er vist å være samtidige, selv om denne forbindelsen representerer en asynkron teller. I virkeligheten ville det være en veldig liten svitsjforsinkelse mellom applikasjonen av det positive klokke-signalet (CLK) og utgangene ved QA og QB.

Vi kan vise visuelt driften av denne 2-biters asynkrone telleren ved hjelp av et sannhetstabell og statediagram.

MOD-4 Counter State Diagram

Klokkepuls Nåværende stat Neste stat Statlig diagram
QB QEN QB QEN
mod motstandsdiagram
0 (start) 0 0 0 1
1 0 1 1 0
2 1 0 1 1
3 1 1 0 0
4 (gjenta) 0 0 0 1

Vi kan se fra sannhetstabellen i disken,og ved å lese verdiene til QA og QB, når QA = 0 og QB = 0, er tallet 00. Etter bruk av klokkepulsen blir verdiene QA = 1, QB = 0, og gir et tall på 01 og etter neste klokkepulse blir verdiene QA = 0, QB = 1, og gir en telling på 10. Endelig blir verdiene QA = 1, QB = 1, og gir en telling på 11. Bruken av neste klokkepuls forårsaker tellingen å returnere tilbake til 00, og deretter teller det kontinuerlig opp i en binær sekvens av: 00, 01, 10, 11, 00, 01 ... etc.

Da har vi sett at en MOD-2-teller bestårav en enkelt flip-flop og en MOD-4-teller krever to flip-flops, slik at den kan telle i fire diskrete trinn. Vi kunne enkelt legge til en annen flip-flop på slutten av en MOD-4-teller for å produsere en MOD-8-teller som gir oss en 23 binær sekvens av teller fra 000 opp til 111,før tilbakestilling tilbake til 000. En fjerde flip-flop ville lage en MOD-16-teller og så videre, faktisk kunne vi fortsette å legge til ekstra flip-flops så lenge vi ønsket.

MOD-8 teller og statlig diagram

mod 8 teller

Vi kan derfor konstruere mod tellere for å ha en naturlig telling på 2n stater gir teller med mod teller på 2, 4,8, 16, og så videre, før du gjentar seg selv. Men noen ganger er det nødvendig å ha en modulus-teller som tilbakestiller sin telle tilbake til null under normal telleprosessen, og har ikke en modulo som er en kraft på 2. For eksempel har en teller som har en modul på 3, 5, 6, eller 10.

Teller av Modulo "m"

Teller, enten synkron eller asynkron fremgang, teller man av gangen i en innstilt binær progresjon, og som et resultat fungerer en "n" -bit-teller naturligvis som en modulo 2n disk. Men vi kan konstruere mod tellere for å telle til hvilken som helst verdi vi vil ha ved å bruke en eller flere eksterne logiske porter, slik at det hopper over noen utgangstilstander og avslutter ved en hvilken som helst teller tilbakestilling av telleren tilbake til null, det vil si alle flip-flops har Q = 0.

Når det gjelder modulo "m" tellere, teller de ikke til alle deres mulige tilstander, men teller i stedet til "m" -verdien og returnerer deretter til null. Åpenbart er "m" et tall mindre enn 2n, (m <2n). Så hvordan får vi en binær teller for å gå tilbake til null delvei gjennom sin telling.

Heldigvis, så vel som å telle, opp eller ned, kan tellere også ha flere innganger kalt KLAR og PRESET som gjør det mulig å rydde tellingen til null, (alle Q = 0) eller for å forhåndsinnstille telleren til noen startverdi. TTL 74LS74 har aktiv lav Preset og Clear innganger.

La oss anta for enkelhet at CLEAR-inngangeneer alle tilkoblet sammen og er aktive høye innganger slik at flip-flops kan fungere normalt når Clear-inngangen er lik 0 (LOW). Men hvis Clear-inngangen er på logisk nivå "1" (HIGH), vil den neste positive kanten av klokke signalet nullstille alle vippene i tilstanden Q = 0, uavhengig av verdien av neste klokkesignal.

Legg også merke til at som alle de klare inngangene erkoblet sammen, kan en enkelt puls også brukes til å fjerne utgangene (Q) av alle vippene til null før teller begynner å sikre at tellingen faktisk starter fra null. Også noen større bit tellere har en ekstra ENABLE eller INHIBIT inngangspinne som gjør at telleren kan stoppe tellingen når som helst i telleringssyklusen og holde sin nåværende tilstand, før den får lov til å fortsette å telle igjen. Dette betyr at telleren kan stoppes og startes på vilje uten å nullstille utgangene til null.

En Modulo-5 teller

Anta at vi ønsker å designe en MOD-5-teller, hvordan kunne vi gjøre det. Først vet vi at "m = 5", så 2n må være større enn 5. Som 21 = 2, 22 = 4, 23 = 8 og 8 er større enn 5, så trenger vi en teller med tre flip-flops (N = 3), noe som gir oss en naturlig telling på 000 til 111 i binær (0 til 7 desimal).

Ved å ta MOD-8-telleren over, er sanntabellen for det naturlige telle gitt som:

MOD-8 teller og sannhetstabell

mod 8 teller og sannhetstabell

Når vi bygger en MOD-5 teller, vil vi ha dettelleren for å tilbakestille tilbake til null etter en telling på 5. Imidlertid kan vi se fra vedlagte sannhetstabell at tallet på seks gir oss utgangstilstanden til: QA = 0, QB = 1 og QC = 1.

Vi kan dekode denne utgangstilstanden 011 (6) for å gi oss et signal for å fjerne (Clr) telleren tilbake til null ved hjelp av en 3-inngang OG-gate (TTL 74LS11) og en omformer eller IKKE-gate, (TTL 74LS04 ).

3 inngang og gate

Inngangene til kombinasjonslogisk krets avomformeren og AND-porten er koblet til henholdsvis QA, QB og QC med utgangen fra AND-porten på logisk nivå "0" (LOW) for alle kombinasjoner av inngangen enn den vi ønsker.

I binær kode vil utgangssekvens tellingense slik ut: 000, 001, 010, 011, 100, 101. Men når den når tilstanden 011 (6), vil den kombinasjonslogiske kretsen detektere denne 011-tilstanden og produsere en utgang på logisk nivå "1" (HIGH) .

Vi kan da bruke den resulterende høye produksjonen fraAND-porten for å tilbakestille telleren tilbake til null etter utgangen av 5 (desimal) teller som gir oss den nødvendige MOD-5-telleren. Når utgangen fra kombinasjonskretsen er lav, har den ingen effekt på tellefølgen.

MOD-5 teller og sannhetstabell

mod 5 teller og sannhetstabell

Da kan vi bruke kombinasjonslogisk dekodingkretser rundt en grunnteller, enten synkron eller asynkron, for å produsere hvilken som helst type MOD-teller som vi krever da hver av tellerne kan unike utgangstilstander dekodes for å tilbakestille telleren ved ønsket telle.

I vårt enkle eksempel ovenfor har vi brukt a3-inngang og gate for å dekode 011-tilstanden, men første gang QA og QB er begge i logikk 1 er, er når tellingen når seks, så en 2-inngang OG-gate forbundet med QA og QB kan brukes uten komplikasjon av den tredje inngangen og omformeren.

Imidlertid er en av ulempene ved bruk avasynkrone tellere for å produsere en MOD-teller av ønsket telle er at uønskede effekter kalt "glitches" kan oppstå når telleren når sin tilbakestillingsbetingelse. I løpet av denne korte tiden kan utgangene fra telleren påta seg en feil verdi, så det er noen ganger bedre å bruke synkront tellere som modulo-m tellere, da alle flip-flops er klokket av det samme klokke signalet, slik at tilstanden endres samtidig .

Modul 10 Teller

Et godt eksempel på en modulo-m motorkretssom bruker eksterne kombinasjonskretser til å produsere en teller med en modul på 10 er tiårstelleren. Decade (divide-by-10) tellere som TTL 74LS90, har 10 stater i sin telling sekvens som gjør den egnet for menneskelig grensesnitt hvor en digital skjerm kreves.

Tioårstelleren har fire utganger som produserer a4-biters binærtall og ved hjelp av eksterne AND- og OR-porter kan vi oppdage forekomsten av den 9. teletilstanden for å tilbakestille telleren tilbake til null. Som med andre mod-tellere, mottar den en inngangsklokke, en etter en, og teller opp fra 0 til 9 gjentatte ganger.

Når den når tellingen 9 (1001 i binær), blir dentelleren går tilbake til 0000 i stedet for å fortsette til 1010. Den grunnleggende kretsen av en tiårsteller kan gjøres fra JK-flip-flops (TTL 74LS73) som bytter tilstand på den negative bakkanten av klokkesignalet som vist.

MOD-10 tiårsteller

mod 10 tiår counter

MOD Teller Sammendrag

Vi har sett i denne opplæringen om MOD tellere de binære tellere er sekvensielle kretser somgenerere binære sekvenser av biter som et resultat av et klokkesignal og tilstanden til en binær teller bestemmes av den spesifikke kombinasjon som dannes av alle tellere utganger sammen.

Antallet forskjellige utskrifter angir en tellerkan produsere kalles modulo eller modul av telleren. Modulet (eller MOD-nummeret) til en teller er det totale antallet unike tilstander det passerer gjennom i en komplett telle-syklus med en mod-t-teller som også beskrives som en divide-by-n-teller.

Modulen til en teller er gitt som: 2n hvor n = antall flip-flops. Så en 3 flip-flop teller vil ha en maksimal telling på 23 = 8 tellertilstander og vil bli kalt en MOD-8 teller. Maksimum binærtall som kan teller av telleren er 2n-1 gir maksimalt antall (111)2 = 23-1 = 710. Deretter teller telleren fra 0 til 7.

Felles MOD-tellere inkluderer de med MODtallene 2, 4, 8 og 16 og ved bruk av eksterne kombinasjonskretser kan konfigureres til å telle til en annen bestemt verdi enn en med maksimalt 2n modulus. Generelt kan ethvert arrangement av et "m" antall flip-flops brukes til å konstruere noen MOD-teller.

En felles modul for tellere med avkortetsekvenser er ti (1010), kalt MOD-10. En teller med ti stater i sin sekvens er kjent som en tiårsteller. Tiårsteller er nyttige for grensesnitt til digitale skjermer. Andre MOD-tellere inkluderer MOD-6 eller MOD-12-telleren som har programmer i digitale klokker for å vise tidspunktet på dagen.

Kommentarer (0)
Legg til en kommentar