Bài Tập Mạch đếm Không đồng Bộ Có Lời Giải

Mạch đếm đồng bộ là gì?

Mạch đếm đồng bộ, trái ngược với mạch đếm không đồng bộ, là mạch đếm có những bit đầu ra đổi khác trạng thái đồng thời, không có gợn sóng .

Cách duy nhất chúng ta có thể xây dựng một mạch đếm như vậy từ flip-flops J-K là kết nối tất cả các đầu vào đồng hồ với nhau, để mỗi và mọi flip-flop nhận được cùng một xung đồng hồ chính xác tại cùng một thời điểm:

Bạn đang đọc: Mạch đếm đồng bộ những điều bạn cần biết

Bây giờ câu hỏi là, tất cả chúng ta làm gì với đầu vào J và K ? Chúng ta vẫn phải duy trì cùng một mẫu tần số chia cho hai để đếm trong một chuỗi nhị phân và mẫu này đạt được tốt nhất bằng cách sử dụng chính sách ” bật tắt ” của flip-flop, thế cho nên trong thực tiễn là đầu vào J và K đều phải ( tại thời gian ) ” cao ” là rõ ràng .

Tuy nhiên, nếu tất cả chúng ta chỉ đơn thuần liên kết toàn bộ những nguồn vào J và K với đường dương của nguồn điện như trong mạch không đồng bộ, điều này rõ ràng sẽ không hoạt động giải trí vì toàn bộ những flip-flop sẽ quy đổi cùng một lúc với mỗi xung đồng hồ đeo tay !

Chúng ta hãy kiểm tra lại chuỗi đếm nhị phân 4 bit và xem liệu có bất kể mẫu nào khác Dự kiến sự quy đổi của một bit hay không .

Thiết kế mạch đếm không đồng bộ dựa trên trong thực tiễn là mỗi bit quy đổi xảy ra cùng lúc mà bit trước đó chuyển từ “ cao ” sang “ thấp ” ( từ 1 đến 0 ) .

Vì tất cả chúng ta không hề đồng hồ đeo tay hóa việc quy đổi một bit dựa trên việc quy đổi một bit trước đó trong mạch đếm đồng bộ ( làm như vậy sẽ tạo ra hiệu ứng gợn sóng ), tất cả chúng ta phải tìm 1 số ít mẫu khác trong chuỗi đếm hoàn toàn có thể được sử dụng để kích hoạt một bit quy đổi :

Kiểm tra chuỗi đếm nhị phân 4 bit, hoàn toàn có thể thấy một mẫu Dự kiến khác .

Lưu ý rằng ngay trước khi bit quy đổi, tổng thể những bit trước đó đều là ” cao ”

Mẫu này cũng là thứ tất cả chúng ta hoàn toàn có thể khai thác trong việc phong cách thiết kế mạch đếm .

Mạch đếm lên đồng bộ

Nếu tất cả chúng ta được cho phép mỗi flip-flop JK quy đổi dựa trên việc toàn bộ những đầu ra flip-flop trước ( Q. ) có ” cao ” hay không, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể nhận được cùng một chuỗi đếm như mạch không đồng bộ mà không có hiệu ứng gợn sóng, vì mỗi flip-flop trong mạch này sẽ được đồng hồ đeo tay đúng mực tại cùng một thời gian :

Kết quả là một bộ đếm lên đồng bộ 4 bit. Mỗi flip flop có bậc cao hơn được tạo sẵn sàng chuẩn bị để quy đổi ( cả đầu vào J và K là “ cao ” ) nếu đầu ra Q. của tổng thể những flip flop trước là “ cao ” .

Nếu không, những nguồn vào J và K cho flip-flop đó đều sẽ ở mức “ thấp ”, đặt nó vào chính sách “ chốt ” nơi nó sẽ duy trì trạng thái đầu ra hiện tại ở xung đồng hồ đeo tay tiếp theo .

Vì flip-flop ( LSB ) tiên phong cần quy đổi ở mọi xung đồng hồ đeo tay, đầu vào J và K của nó được liên kết với Vcc hoặc Vdd, nơi chúng sẽ luôn ở mức “ cao ” .

Flip flop tiếp theo chỉ cần “ phân biệt ” rằng đầu ra Q. của flip flop tiên phong cao để sẵn sàng chuẩn bị quy đổi, thế cho nên không cần cổng AND .

Tuy nhiên, những flip-flop còn lại chỉ nên sẵn sàng chuẩn bị quy đổi khi tổng thể những bit đầu ra bậc thấp hơn là “ cao ”, do đó cần có cổng AND .

Mạch đếm xuống đồng bộ

Để tạo một bộ đếm xuống đồng bộ, tất cả chúng ta cần kiến thiết xây dựng mạch để nhận ra những mẫu bit thích hợp Dự kiến từng trạng thái bật tắt trong khi đếm ngược .

Không có gì đáng kinh ngạc, khi tất cả chúng ta kiểm tra chuỗi đếm nhị phân 4 bit, tất cả chúng ta thấy rằng tổng thể những bit trước đó đều ” thấp ” trước khi quy đổi ( theo trình tự từ dưới lên trên ) :

Vì mỗi flip flop JK đều có đầu ra Q ‘cũng như đầu ra Q, chúng ta có thể sử dụng đầu ra Q’ để bật chế độ bật tắt trên mỗi flip flop tiếp theo, tức là mỗi Q ‘sẽ “cao” mỗi thời gian mà Q tương ứng là “thấp”

Xem thêm: Đáp án cho heo thi đi momo hôm nay

Mạch đếm với các chế độ đếm lên và xuống có thể lựa chọn

Thực hiện ý tưởng sáng tạo này thêm một bước nữa, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể kiến thiết xây dựng một mạch đếm hoàn toàn có thể lựa chọn giữa chính sách đếm lên và xuống bằng cách có hai dòng cổng AND phát hiện những điều kiện kèm theo bit thích hợp cho chuỗi đếm lên và xuống tương ứng, sau đó sử dụng cổng OR để tích hợp đầu ra cổng AND với đầu vào J và K của mỗi flip-flop tiếp theo :

Mạch này không phức tạp lắm. Dòng đầu vào điều khiển và tinh chỉnh lên hoặc xuống chỉ đơn thuần được cho phép chuỗi trên hoặc chuỗi dưới của cổng AND chuyển những đầu ra Q. / Q ’ đến những quá trình tiếp theo của flip-flop .

Nếu dòng điều khiển và tinh chỉnh lên hoặc xuống là “ cao ”, những cổng AND trên cùng sẽ được bật và mạch hoạt động giải trí giống hệt như mạch đếm đồng bộ tiên phong ( “ lên ” ) được trình diễn trong phần này .

Nếu dòng tinh chỉnh và điều khiển lên xuống được đặt ở mức “ thấp ”, những cổng AND phía dưới sẽ được bật và mạch hoạt động giải trí giống hệt với mạch thứ hai ( bộ đếm “ xuống ” ) được trình diễn trong phần này .

Để minh họa, đây là sơ đồ mạch ở chính sách đếm ” lên ” ( tổng thể những mạch bị vô hiệu được hiển thị bằng màu xám chứ không phải màu đen ) :

Ở đây là chính sách đếm ” xuống “, với cùng một màu xám đại diện thay mặt cho mạch bị tắt :

Mạch đếm lên xuống là thiết bị rất có ích. Một ứng dụng thông dụng là trong điều khiển và tinh chỉnh hoạt động của máy, trong đó những thiết bị được gọi là bộ mã hóa trục quay quy đổi hoạt động quay cơ học thành một chuỗi những xung điện, những xung này ” tạo nhịp ” cho mạch đếm để theo dõi hoạt động tổng :

Khi máy vận động và di chuyển, nó quay trục bộ mã hóa, tạo ra và phá vỡ chùm ánh sáng giữa LED và phototransistor, do đó tạo ra những xung đồng hồ đeo tay để tăng mạch đếm .

Do đó, bộ đếm tích hợp, hoặc tích góp tổng hoạt động của trục, đóng vai trò như một chỉ báo điện tử cho biết máy đã chuyển dời bao xa .

Nếu tổng thể những gì tất cả chúng ta chăm sóc là theo dõi tổng hoạt động và không chăm sóc đến những đổi khác về hướng hoạt động, thì cách sắp xếp này sẽ đủ .

Tuy nhiên, nếu tất cả chúng ta muốn bộ đếm tăng theo một hướng hoạt động và giảm theo hướng ngược lại của hoạt động, tất cả chúng ta phải sử dụng bộ đếm lên xuống và mạch mã hóa / giải thuật có năng lực phân biệt giữa những hướng khác nhau .

Nếu tất cả chúng ta phong cách thiết kế lại bộ mã hóa để có hai bộ cặp LED / phototransistor, những cặp đó được chỉnh sửa sao cho tín hiệu đầu ra sóng vuông của chúng lệch sóng với nhau 90 o, tất cả chúng ta có cái được gọi là bộ mã hóa đầu ra vuông góc .

Một mạch phát hiện pha hoàn toàn có thể được tạo ra từ một flip-flop loại D, để phân biệt chuỗi xung theo chiều kim đồng hồ đeo tay với chuỗi xung ngược chiều kim đồng hồ đeo tay :

Khi bộ mã hóa quay theo chiều kim đồng hồ đeo tay, sóng vuông của tín hiệu nguồn vào “ D ” sẽ đứng vị trí số 1 sóng vuông nguồn vào “ C ”, có nghĩa là nguồn vào “ D ” đã ở mức “ cao ” khi “ C ” chuyển từ “ thấp ” sang ” Cao “, do đó thiết lập flip-flop loại D ( làm cho đầu ra Q. ” cao ” ) với mọi xung đồng hồ đeo tay .

Đầu ra Q. “ cao ” đặt bộ đếm vào chính sách đếm “ lên ” và bất kể xung đồng hồ đeo tay nào mà đồng hồ đeo tay nhận được từ bộ mã hóa ( từ một trong hai đèn LED ) sẽ tăng giá trị đó .

trái lại, khi bộ mã hóa đảo ngược vòng xoay, đầu vào “ D ” sẽ tụt so với dạng sóng nguồn vào “ C ”, có nghĩa là nó sẽ ở mức “ thấp ” khi dạng sóng “ C ” chuyển từ “ thấp ” sang “ cao ”, buộc D – loại flip-flop vào trạng thái thiết lập lại ( làm cho đầu ra Q. ở mức “ thấp ” ) với mọi xung đồng hồ đeo tay .

Tín hiệu “ thấp ” này ra lệnh cho mạch đếm giảm dần theo mỗi xung đồng hồ đeo tay từ bộ mã hóa .

Xem thêm: Đáp án cho heo thi đi momo hôm nay

Mạch này là TT của mọi mạch đo vị trí dựa trên cảm ứng mã hóa xung .

Các ứng dụng như vậy rất phổ cập trong sản xuất rô bốt, tinh chỉnh và điều khiển máy công cụ CNC và những ứng dụng khác tương quan đến việc đo hoạt động cơ học, thuận nghịch .