Οι μετρητές είναι διαδοχικά κυκλώματα των οποίων η λειτουργία είναι η μέτρηση του παλμού, της συχνότητας και του χρόνου του σήματος χρησιμοποιώντας ένα σήμα ρολογιού. Είναι ένα σημαντικό συστατικό του ψηφιακά ηλεκτρονικά καθώς ολόκληρες ηλεκτρονικές συσκευές λειτουργούν σε μετρητές. Έχουν σχεδιαστεί ομαδοποιώντας ένα (παρόμοιο ή διαφορετικό) σύνολο flipflops. Οι μετρητές λειτουργούν σε διαφορετικούς τρόπους των ενοτήτων, οι οποίες αντιπροσωπεύονται από τον αριθμό των καταστάσεων του κύκλου. Υπάρχουν δύο τύποι μετρητές , είναι σύγχρονοι και ασύγχρονοι μετρητές. Ο σύγχρονος μετρητής λειτουργεί με βάση το σήμα ρολογιού εισόδου και ο ασύγχρονος μετρητής είναι ανεξάρτητος από το σήμα ρολογιού εισόδου. Ο σύγχρονος μετρητής είναι a μητρώο βάρδιας μετρητής που ταξινομείται περαιτέρω ως δακτύλιος δακτυλίου και στροφόμενος δακτύλιος.
Τι είναι ο μετρητής δαχτυλιδιών;
Ορισμός: Ένας μετρητής δακτυλίου είναι επίσης γνωστός ως SISO ( σειριακό σε σειριακή έξοδο ) μετρητής αλλαγής ταχυτήτων, όπου η έξοδος του flip flop συνδέεται με την είσοδο του flip flop που λειτουργεί ως μετρητής δακτυλίου. Ο σχεδιασμός του δακτυλίου μετρητή μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας τέσσερα D-Flip Flops με ένα κοινό σήμα ρολογιού και η παράκαμψη εισόδου μπορεί να συνδεθεί με προκαθορισμένο και καθαρισμό.
block-diagram-of-ring-counter
Από το παραπάνω διάγραμμα,
1). Ο αριθμός των καταστάσεων που χρησιμοποιούνται είναι 4 (Όπου δεν υπάρχουν καταστάσεις = δεν χρησιμοποιούνται τα σαγιονάρες).
2). Προεπιλογή ή Διαγραφή: Η κύρια λειτουργία αυτού είναι εάν το σήμα ρολογιού εισόδου αλλάξει, αλλάζει επίσης η τιμή εξόδου.
Οι συνδέσεις γίνονται ως εξής
- Μία είσοδος συνδέεται με το πρώτο flip-flop ff0-Q0,
- Μια άλλη είσοδος συνδέεται με το CLR των άλλων τριών σαγιονάρων όπως ff1, ff2, ff3.
Θεωρία εργασίας
Για παράδειγμα, ας πάρουμε μια συνθήκη όπου το pre-set = ‘0000’ τότε οι έξοδοι που λαμβάνονται σε κάθε flip flop έχουν ως εξής. Για FF0, η έξοδος στο Q0 είναι «1», ενώ σε άλλα flipflops όπως ff, ff2, ff3 (τα οποία είναι συνδεδεμένα για να καθαρίσετε όπου CLR = 0) οι έξοδοι που λαμβάνονται στο Q1 = Q2 = Q3 = «0 ′. Αυτό μπορεί να γίνει κατανοητό ακολουθώντας τον πίνακα αλήθειας και τις κυματομορφές εξόδου που λαμβάνονται όταν εκτελούνται χρησιμοποιώντας τον κωδικό Verilog HDL στο Λογισμικό Xilinx.
Πίνακας αλήθειας
Ή | ΚΛΚ | Ε0 | Ε1 | Ε2 | Ε3 |
Χαμηλός παλμός | Χ | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
Που
Είσοδοι = ORI και CLK
X = Το ρολόι μπορεί να είναι είτε θετικό είτε αρνητικό
Έξοδοι = Q0, Q1, Q2, Q3.
Από τον πίνακα, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι το «1» μετακινείται διαγώνια από το Q0 στο Q3 και πάλι θα αλλάξει στο «Q0». Αυτό δείχνει ότι λειτουργεί σαν δακτύλιος.
Πρόγραμμα Verilog HDL για Ring Counter
ενότητα dff (q, d, c)
έξοδος q
είσοδος d, c
reg q
αρχικός
q = 1'b1
πάντα @ (posedge c)
q = δ
τελική ενότητα
ενότητα dff1 (q, d, clk)
έξοδος q
είσοδος d, clk
reg q
αρχικός
q = 1'b0
πάντα @ (posedge clk)
q = δ
endmodule
δακτύλιο μονάδας (q, clk)
inout [3: 0] q
είσοδος clk
dff u1 (q [0], q [3], clk)
dff1 u2 (q [1], q [0], clk)
dff1 u3 (q [2], q [1], clk)
dff1 u4 (q [3], q [2], clk)
τελική ενότητα
Διάγραμμα χρονισμού του μετρητή δακτυλίου
Το διάγραμμα χρονισμού του μετρητή δακτυλίου φαίνεται παρακάτω.
χρονοδιάγραμμα-διάγραμμα-δακτυλίου-μετρητή
Ταξινόμηση μετρητών δακτυλίου
Οι μετρητές δαχτυλιδιών ταξινομούνται σε δύο,
Ίσιος τύπος
Το εναλλακτικό όνομα ενός ευθείου τύπου είναι «ένας καυτός μετρητής», όπου η έξοδος του τερματισμού του flip flop δίνεται ως ανατροφοδότηση στην είσοδο του start flip flop. Όπου κυκλοφορεί το δυαδικό ψηφίο 0/1 σε μορφή δακτυλίου. Χρησιμοποιούνται δύο σήματα ελέγχου Pre-set (PR) και το σήμα ρολογιού (CLK). Όπου το PR είναι συνδεδεμένο στο FF 0 και το CLR δίνεται στο FF3. Το παρακάτω είναι το διάγραμμα τετραγώνων του μετρητή ευθείας δακτυλίου 4 σταδίων.
ευθείος δακτύλιος
Πίνακας αλήθειας μετρητή τύπου ίσιου δακτυλίου
αλήθεια-πίνακα-ευθεία-τύπου
Διάγραμμα χρονισμού ίσου τύπου
χρονοδιάγραμμα-διάγραμμα-ευθείας τύπου
Στριμμένος τύπος
Το εναλλακτικό όνομα του στριμμένου τύπου είναι ο διακόπτης ουράς / πεζοπορίας / τύπου Johnson. Η συμπληρωματική έξοδος του τερματικού flip flop είναι η ανατροφοδότηση για την είσοδο του start flip flop. Όπου η ροή του 1 και του 0 ρέει σε μορφή δακτυλίου. Ο μετρητής στριμμένου τύπου χρησιμοποιεί δύο σήματα ελέγχου όπως CLK και ORI. Όπου CLK και ORI είναι κοινά και στα τέσσερα σαγιονάρες. Το παρακάτω είναι το διάγραμμα τετραγώνων μετρητή στριμμένου δακτυλίου 4 σταδίων.
Πίνακας αλήθειας στριμμένου τύπου
Ή | ΚΛΚ | Ε0 | Ε1 | Ε2 | Ε3 |
Χαμηλός παλμός | Χ | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Διάγραμμα χρονισμού στριμμένου τύπου
Το διάγραμμα χρονισμού του στριμμένου τύπου φαίνεται παρακάτω.
χρονοδιάγραμμα-διάγραμμα-τύπου-johnson
Διαφορά μεταξύ μετρητή τύπου δακτυλίου και μετρητή τύπου Johnson
Τα παρακάτω είναι η σύγκριση μεταξύ του μετρητή δακτυλίου και του μετρητή Johnson
Μετρητής δαχτυλιδιών | Μετρητής Τζόνσον |
| Η έξοδος του τελευταίου flipflop δίνεται ως είσοδος στην εκκίνηση του flip flop. | Η έξοδος του τελευταίου flip-flop συμπληρώνεται και δίνεται ως είσοδος στο start flip flop. |
| Αριθμός καταστάσεων = Αριθμός χρησιμοποιούμενων σαγιονάρων | Εάν χρησιμοποιείται ο αριθμός 'n' των σαγιονάρων, απαιτείται αριθμός καταστάσεων '2n'. |
| Εισαγωγή συχνότητα = ν | Συχνότητα εισόδου = f |
| Συχνότητα εξόδου = f / n | Συχνότητα εξόδου = f / 2n |
| Σύνολο αχρησιμοποίητων καταστάσεων = (2ν- ν) | Σύνολο αχρησιμοποίητων καταστάσεων = (2ν- 2n) |
Πλεονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα είναι
- Μπορεί κωδικοποιεί και αποκωδικοποιεί τις λογικές
- Η εφαρμογή μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας Τζ και D σαγιονάρες
Μειονεκτήματα
Τα μειονεκτήματα είναι
- Από τις 15 πολιτείες, χρησιμοποιούνται 4 πολιτείες
- Μη αυτο-εκκίνηση.
Εφαρμογές
Τα παρακάτω είναι οι εφαρμογές
- Μετρητής συχνότητας
- ADC
- Ψηφιακά ρολόγια
- Μετρήστε χρονόμετρα και ρυθμό κ.λπ.
Συχνές ερωτήσεις
1). Πόσες καταστάσεις υπάρχουν στον μετρητή δακτυλίου 10-bit;
10 καταστάσεις χρησιμοποιούνται στον μετρητή δακτυλίου 10-bit.
2). Τι είναι ο ασύγχρονος μετρητής;
Ένας ασύγχρονος μετρητής λειτουργεί ασύγχρονα, δηλαδή είναι ανεξάρτητος στον παλμό του ρολογιού. Έχει 2n - 1 καταστάσεις.
3). Τι είναι το mod ενός μετρητή;
Ένα άλλο όνομα για έναν μετρητή mod είναι ο μετρητής Modulus. Ορίζεται ως ο αριθμός των καταστάσεων σε έναν μετρητή.
4). Τι εννοείς με τον πάγκο του Johnson;
Ο μετρητής Johnson είναι ένας τύπος μετρητή δακτυλίου, όπου η έξοδος του τελευταίου flip-flop συμπληρώνεται και ανατροφοδοτεί την είσοδο του πρώτου flip-flop. Ο αριθμός των καταστάσεων που χρησιμοποιούνται είναι 2n.
5). Τι είναι το διαχωρισμό από τον μετρητή Ν;
Διαιρούμενο με μετρητή Ν σημαίνει τη διαίρεση της συχνότητας ρολογιού εισόδου με Ν.
6). Τι εννοείς με το μητρώο βάρδιας SISO;
Ένας καταχωρητής SISOshift είναι ένας σειριακός σειριακός έξω από τον καταχωρητή, όπου τα δεδομένα εισόδου και εξόδου υποβάλλονται σε επεξεργασία διαδοχικά το ένα μετά το άλλο και το αποτέλεσμα αποθηκεύεται στο μητρώο.
Ετσι, ένας μετρητής είναι ένα σημαντικό συστατικό των ψηφιακών ηλεκτρονίων. Κατατάσσονται ως σύγχρονοι (τύπος δακτυλίου και στριμμένος τύπος) και ασύγχρονοι μετρητές. Έτσι, αυτή είναι μια επισκόπηση ενός μετρητή κουδουνίσματος που χρησιμοποιεί δύο σήματα ελέγχου, ρολόι και προκαθορισμένο. Με βάση αυτά τα σήματα λειτουργούν σε μορφή δακτυλίου και ως εκ τούτου ονομάζεται μετρητής δακτυλίου, ταξινομούνται περαιτέρω ως ευθύς και στριμμένος τύπος. Όπου κάθε μετρητής έχει το δικό του σχέδιο, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
