מבוא למונים - סוגי מונים

Counter הוא מכשיר דיגיטלי ופלט הדלפק כולל מצב מוגדר מראש המבוסס על יישומי דופק השעון. התפוקה של ניתן להשתמש בו נגד ספור את מספר הפולסים. באופן כללי, מונים מורכבים מסידור כפכף שיכול להיות מונה סינכרוני או מונה אסינכרוני. במונה סינכרוני, רק שעון אחד i / p ניתן לכל הכפכפים, ואילו במונה אסינכרוני, o / p של הכפכף הוא אות השעון מהסמוך. היישומים של המיקרו-בקר צריך ספירה של אירועים חיצוניים כגון ייצור עיכוב זמן פנימי מדויק ותדירות הרכבות הדופק. אירועים אלה משמשים לעתים קרובות במערכות דיגיטליות ומחשבים. את שני האירועים הללו ניתן לבצע בטכניקות תוכנה, אך לולאות תוכנה לספירה לא יתנו לתוצאה המדויקת פונקציות מעט חשובות יותר לא נעשות. ניתן לתקן בעיות אלה על ידי טיימרים ודלפקים במיקרו-בקרים המשמשים כהפרעות.

מונים

סוגי מונים

ניתן לסווג מונים לסוגים שונים על פי אופן שעונם. הם

• מונים אסינכרוניים
• מונים סינכרוניים
• מוני עשור אסינכרוני
• דלפקי עשור סינכרוני
• מונים אסינכרוניים כלפי מטה
• מונים סינכרוניים כלפי מטה

להבנה טובה יותר של סוג זה של דלפקים, אנו דנים כאן בחלק מהדלפקים.

מונים אסינכרוניים

התרשים של מונה אסינכרוני בן 2 סיביות מוצג להלן. השעון החיצוני מחובר לשעון i / p של ה- FF0 (הכפכף הראשון) בלבד. לכן, FF זה משנה את המצב בקצה המצטמצם של כל דופק שעון, אך FF1 משתנה רק כאשר הוא מופעל על ידי הקצה המצטמצם של ה- Q o / p של FF0. בגלל עיכוב ההתפשטות האינטגרלי באמצעות FF, שינוי דופק השעון i / p ושינוי ה- Q o / p של FF0 לעולם לא יכולים להתרחש בדיוק באותו זמן. לכן, לא ניתן להפעיל את ה- FF במקביל, וליצור פעולה אסינכרונית.

מונים אסינכרוניים

שים לב שבקלות, השינויים של Q0, Q1 & CLK בתרשים שלמעלה מוצגים במקביל, למרות שמדובר במונה אסינכרוני. למעשה, יש עיכוב קטן ב / n השינויים ב- Q0, Q1 ו- CLK.

באופן כללי, כל ה- CLEAR i / ps מחוברים יחד, אז לפני שהספירה מתחילה אז דופק יחיד יכול לנקות את כל ה- FF. דופק השעון המוזן ל- FF0 מועצב דרך הדלפקים החדשים לאחר עיכובים של התפשטות, כגון אדווה על המים, ומכאן המונח מונה אדווה.

תרשים המעגל של מונה האדווה של שני סיביות כולל ארבעה מצבים שונים, שכל אחד מהם כולל ערך ספירה. כמו כן, נגד עם n FFs יכול להיות 2N מצבים. מספר המצבים במונה נקרא כמספר המוד. לכן מונה דו סיביות הוא מונה mod-4.

מוני עשור אסינכרוני

בדלפק הקודם יש 2n מדינות. אבל, אפשר גם מונים עם מצבים פחות מ -2 n. אלה נועדו כך שלא יהיה. מדינות בסדרותיהם. אלה נקראים רצפים מקוצרים אשר מושגים על ידי הפעלת הדלפק למיחזור לפני שעוברים בכל מדינותיו. מודולוס נפוץ למונים עם רצף מקוצר הוא 10. מונה עם 10 מצבים בסדרה נקרא מונה עשור. מעגל הנגד המיושם מובא להלן.

תרשים מעגלים נגד אסינכרוני של עשור

כאשר הדלפק יספור עד עשר, אזי כל ה- FF ינוקו. שימו לב שרק Q1 ו- Q3 משמשים לפענוח ספירת 10, הנקראת פענוח חלקי. יחד עם זאת, אחת המדינות האחרות בין 0-9 הן בעלות Q1 ו- Q3 יהיו גבוהות. סדרת טבלת הנגד לעשור מובאת להלן.

רצף מונה העשור

מונים אסינכרוניים כלפי מטה

ביישומים מסוימים, מונה חייב להיות מסוגל לספור גם למעלה וגם למטה. המעגל שלהלן הוא דלפק למעלה ולמטה של ​​שלוש סיביות, הסופר UP או DOWN בהתבסס על מצב אות הבקרה. כאשר ה- UP i / p נמצא ב -1 וה- I / P למטה נמצא ב- 0, שער ה- NAND בין FF0 ל- FF1 יכניס את ה- o / p (Q) הלא-הפוך של הכפכף (FF0) לשעון i / p של הכפכף (FF1). כמו כן, ה- o / p הלא-הפוך של Flip Flop1 ישודך דרך שער ה- NAND השני אל השעון i / p של flip-flop2. לכן הדלפק יספור.

תרשים מעגלים דלפקיים אסינכרוניים כלפי מטה

ברגע שהבקרה i / p (UP) נמצאת ב- 0 & DOWN היא ב- 1, o / ps ההפוך של flip-flop0 (FF0) ו- flip-flop1 (FF) משודרג לשעון i / ps של FF1 & FF2 בנפרד . אם ה- FFs ישתנו בתחילה ל- 0, אז המונה יעבור את הסדרות שלהלן כאשר מוחלים פולסים של i / p. שים לב כי מונה כלפי מטה אסינכרוני הוא איטי יותר מאשר מונה נגד / למטה של ​​UP בגלל עיכוב התפשטות נוסף שהוצג על ידי שערי NAND.

רצף הדלפק האסינכרוני כלפי מעלה

מונים סינכרוניים

בזה סוג של דלפקים , ה- CLK i / ps של כל ה- FF מחוברים יחד ומופעלים על ידי פעימות ה- i / p. אז כל ה- FF משתנים מצבים באופן מיידי. תרשים המעגל שלהלן הוא מונה סינכרוני בן שלוש סיביות. הכניסות J ו- K של flip-flop0 מחוברות ל- HIGH. לכפכף 1 J & K i / ps שלו מחובר ל- o / p של flip-flop0 (FF0), והתשומות J & K של flip-flop2 (FF2) מחוברות ל- o / p של שער AND מוזן על ידי o / ps של flip-flop0 ו- flip-flop1. כאשר שתי התפוקות של FF0 ו- FF1 הן גבוהות. הקצה החיובי של הדופק CLK הרביעי יגרום ל- FF2 לשנות את מצבו בגלל שער AND.

תרשים מעגל מונים סינכרוני

הסדרה של טבלת הנגד שלושת הסיביות מובאת להלן. היתרון העיקרי של מונים אלה הוא שאין עיכוב זמן הולך וגדל מכיוון שכל ה- FF מופעלים במקביל. לפיכך, תדר ההפעלה המקסימלי של מונה סינכרוני זה יהיה גבוה משמעותית מאשר עבור מונה אדווה המקביל.

דופק CLK של המונים הסינכרוניים

דלפקי עשור סינכרוני

מונה סינכרוני סופר מ- 0-9 בדומה למונה אסינכרוני ואז שוב ממחזר אפס. תהליך זה נעשה על ידי החזרת מצבי 1010 למצב 0000. זה נקרא כרצף חתוך, שיכול להיות מתוכנן על ידי המעגל שלמטה.

תרשים מעגלים נגד עשור סינכרוני

מהסדרה שעל השולחן השמאלי, אנו יכולים לבחון זאת

• Q0 נקשר בכל דופק CLK
• Q1 משתנה בדופק השעון הבא בכל פעם ש- Q0 = 1 ו- Q3 = 0.
• Q2 משתנה בדופק השעון הבא בכל פעם ש- Q0 = Q1 = 1.
• Q3 משתנה על הדופק הבא של CLK בכל פעם כאשר Q0 = 1, Q1 = 1 & Q2 = 1 (ספירה 7), או כאשר Q0 = 1 & Q3 = 1 (ספירה 9).

רצף מונה העשור הסינכרוני

המאפיינים לעיל משמשים עם שער AND או שער OR . תרשים ההיגיון של זה מוצג בתרשים לעיל.

מונים סינכרוניים כלפי מטה

מונה למעלה-למטה סינכרוני של שלושה סיביות, צורה טבלאית וסדרות מובאים להלן. לסוג זה של מונה יש שליטה כלפי מעלה למטה i / p הדומה למונה אסינכרוני כלפי מעלה, המשמש לבקרת כיוון המונה דרך סדרה מסוימת.

דיאגרמת מעגל מונים סינכרוני כלפי מטה

סדרת הטבלה מראה

• Q0 נקשר בכל דופק של CLK לסדרות מעלה ומטה
• כאשר Q0 = 1 עבור הסדרה העליונה, אז המצב של Q1 משתנה בדופק ה- CLK הבא.
• כאשר Q0 = 0 עבור הסדרה למטה, אז המצב של Q1 משתנה בדופק ה- CLK הבא.
• כאשר Q0 = Q1 = 1 עבור הסדרה העליונה, אז המצב של Q2 משתנה בדופק ה- CLK הבא.
• כאשר Q0 = Q1 = 0 עבור הסדרה למטה, אז המצב של Q2 משתנה בדופק ה- CLK הבא.

רצף מוני העשור הסינכרוני

המאפיינים לעיל משמשים עם שער AND, שער OR ושער NOT. תרשים ההיגיון של זה מוצג בתרשים לעיל.

יישומי מונים

היישומים של הדלפקים כרוכים בעיקר בשעונים דיגיטליים ובריבוב. הדוגמה הטובה ביותר לדלפק מקבילה להיגיון המרת נתונים סדרתי שנדון להלן.

קבוצה של ביטים, המבוצעת במקביל על קווים מקבילים נקראת נתונים מקבילים. קבוצה של ביטים, המופיעה בשורה אחת בסדרת זמן נקראת נתונים סדרתיים. המרת הנתונים המקבילה לסדרתית נעשית בדרך כלל באמצעות מונה כדי להרשות לעצמו סדרה בינארית של הנתונים, בחר i / ps של MUX, כמוסבר במעגל להלן.

המרת נתונים מקבילה לסדרתית

במעגל שלעיל, מונה המודולו -8 מורכב מ- Q o / ps, המחוברים לנתונים, בחר i / ps של 8 סיביות MUX . קבוצת 8 הסיביות הראשונה של נתונים מקבילים מוחלת על כניסות ה- MUX. כאשר המונה עובר סדרה בינארית בין 0-7, כל ביט מתחיל ב- D0, נבחר סדרתי ומועבר דרך ה- MUX לקו o / p. לאחר פעימות של 8 CLK, בתאי הנתונים שונו לפורמט סדרתי ונשלח דרך קו ההולכה. לאחר מכן, המונה מעבד מחדש בחזרה ל 0 ומשנה בתור מקביל עוד בתים מקבילים סדרתיים.

לפיכך, מדובר בסך הכל במונים ובסוגים של הדלפקים, הכוללים מונים אסינכרוניים, מונים סינכרוניים, מונים עשירים אסינכרוניים, מונים סינכרוניים של עשור, מונים אסינכרוניים כלפי מטה ומונים כלפי מטה סינכרוניים. יתר על כן, כל ספק בנוגע לנושא זה או טיימרים ודלפקים במיקרו-בקר 8051 אנא הגיב בסעיף ההערות למטה.