- ما هو العداد؟
- ما هو غير متزامن؟
- عداد غير متزامن
- عداد غير متزامن وعداد عقد
- مخطط توقيت عداد العقد غير المتزامن وجدول الحقيقة الخاص به
- إنشاء العداد غير المتزامن والمثال وقابلية الاستخدام
- فواصل التردد
- مزايا وعيوب العداد غير المتزامن
ما هو العداد؟
العداد هو جهاز يمكنه حساب أي حدث معين على أساس عدد مرات وقوع الحدث (الأحداث) المعين. في نظام المنطق الرقمي أو أجهزة الكمبيوتر ، يمكن لهذا العداد حساب وتخزين عدد الوقت الذي حدث فيه أي حدث أو عملية معينة ، اعتمادًا على إشارة الساعة. أكثر أنواع العدادات شيوعًا هو دائرة المنطق الرقمي المتسلسل بإدخال ساعة واحدة ومخرجات متعددة. النواتج تمثل الأرقام العشرية الثنائية أو الثنائية المشفرة. كل نبضة على مدار الساعة إما أن تزيد الرقم أو تقلل الرقم.
ما هو غير متزامن؟
غير متزامن لتقف على عدم وجود التزامن. شيء غير موجود أو يحدث في نفس الوقت. في الحوسبة أو الاتصالات السلكية واللاسلكية ، يقف غير المتزامن للتحكم في توقيت العملية عن طريق إرسال نبضة فقط عند اكتمال العملية السابقة بدلاً من إرسالها في فترات منتظمة.
عداد غير متزامن
الآن فهمنا أن ما هو عداد وما معنى كلمة غير متزامن . يمكن للعداد غير المتزامن العد باستخدام إدخال ساعة غير متزامن. يمكن صنع العدادات بسهولة باستخدام شبشب. نظرًا لأن العد يعتمد على إشارة الساعة ، في حالة العداد غير المتزامن ، يتم توفير بتات الحالة المتغيرة كإشارة على مدار الساعة إلى التقلبات اللاحقة. يتم توصيل هذه الشبشب بالتسلسل معًا ، ويتموج نبض الساعة عبر العداد. بسبب نبض ساعة التموج ، غالبًا ما يطلق عليه عداد التموج. يمكن للعداد غير المتزامن عد 2 ن - 1 حالات العد الممكنة.
عداد غير متزامن وعداد عقد
نظرًا لوجود الحد الأقصى لعدد المخرجات للعدادات غير المتزامنة مثل MOD-16 بدقة 4 بت ، فهناك أيضًا احتمالات لاستخدام عداد غير متزامن أساسي في تكوين تكون حالة العد أقل من الحد الأقصى لرقم الإخراج. عدادات Modulo أو MOD هي واحدة من تلك الأنواع من العدادات. التكوين الذي تم إجراؤه بطريقة تجعل العداد يعيد ضبط نفسه إلى الصفر بقيمة معدة مسبقًا وبه تسلسلات مبتورة.
لذلك ، إذا تم استدعاء العداد الذي يحتوي على عدد محدد من الدقة (دقة n-bit) على أنه عداد تسلسل كامل ومن ناحية أخرى ، إذا تم حسابه أقل من الحد الأقصى للرقم ، فيُسمى عداد مقطوع.
للاستفادة من المدخلات غير المتزامنة في flipflop ، يمكن استخدام العداد غير المتزامن المقطوع مع المنطق التوافقي.
يمكن تعديل العداد غير المتزامن Modulo 16 باستخدام بوابات منطقية إضافية ويمكن استخدامه بطريقة تعطي الناتج عقدًا (مقسومًا على 10) ، وهو أمر مفيد في حساب الأرقام العشرية القياسية أو في الدوائر الحسابية. يسمى هذا النوع من العدادات باسم عدادات العقد.
تتطلب عدادات العقد إعادة الضبط إلى الصفر عندما يصل الناتج إلى قيمة عشرية 10.
إذا احتسبنا 0-9 (10 خطوات) فسيكون الرقم الثنائي -
| عدد العد | عدد ثنائي | قيمة عشرية |
| 0 | 0000 | 0 |
| 1 | 0001 | 1 |
| 2 | 0010 | 2 |
| 3 | 0011 | 3 |
| 4 | 0100 | 4 |
| 5 | 0101 | 5 |
| 6 | 0110 | 6 |
| 7 | 0111 | 7 |
| 8 | 1000 | 8 |
| 9 | 1001 | 9 |
لذلك ، عندما يصل الإخراج إلى 1001 (BCD = 9) ، يجب إعادة ضبط العداد. لإعادة ضبط العداد ، نحتاج إلى إعادة هذه الحالة إلى إدخال إعادة التعيين. العداد الذي يعد من 0000 (BCD = 0) إلى 1001 (BCD = 9) ، يشار إليه باسم BCD أو العداد العشري الثنائي.
مخطط توقيت عداد العقد غير المتزامن وجدول الحقيقة الخاص به
في الصورة أعلاه ، يتم استخدام عداد أساسي غير متزامن كتكوين عداد عقد باستخدام 4 JK Flip-Flops وبوابة NAND واحدة 74LS10D. يعد العداد غير المتزامن تصاعديًا على كل نبضة على مدار الساعة بدءًا من 0000 (BCD = 0) إلى 1001 (BCD = 9). يوفر كل مخرجات JK flip-flop رقمًا ثنائيًا ، ويتم إدخال الثنائي الخارج في flip-flop التالي كمدخل على مدار الساعة. في الناتج النهائي 1001 ، وهو 9 في النظام العشري ، والمخرج D الذي هو بت الأكثر أهمية والمخرج A الذي هو بت الأقل أهمية ، وكلاهما موجودان في المنطق 1. هذان المخرجان متصلان عبر إدخال 74LS10D. عندما يتم تلقي نبضة الساعة التالية ، فإن إخراج 74LS10D يعيد الحالة من المنطق العالي أو 1 إلى المنطق المنخفض أو 0.
في مثل هذه الحالة عندما يغير 74LS10D الإخراج ، ستتم إعادة ضبط 74LS73 JK Flip-flops حيث يتم توصيل خرج بوابة NAND عبر إدخال 74LS73 CLEAR. عند إعادة تعيين flip-flops ، أصبح الإخراج من D إلى A بالكامل 0000 وإعادة تعيين إخراج بوابة NAND إلى المنطق 1. مع هذا التكوين ، أصبحت الدائرة العلوية الموضحة في الصورة Modulo-10 أو عداد عقد.
يظهر جدول الحقيقة لعداد العقد في الجدول التالي-
| نبض الساعة | قيمة عشرية | الإخراج - د | الإخراج - ج | الإخراج - ب | الإخراج - أ |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 3 | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 4 | 3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 5 | 4 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 5 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 7 | 6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 8 | 7 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 10 | 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 11 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
تُظهر الصورة أدناه مخطط التوقيت وحالة المخرجات الأربعة على إشارة الساعة. يظهر نبضة إعادة الضبط أيضًا في الرسم التخطيطي.
إنشاء العداد غير المتزامن والمثال وقابلية الاستخدام
يمكننا تعديل دورة العد للعداد غير المتزامن باستخدام الطريقة المستخدمة في اقتطاع ناتج العداد. بالنسبة لدورات العد الأخرى ، يمكننا تغيير اتصال الإدخال عبر بوابة NAND أو إضافة تكوين بوابات منطقية أخرى.
كما ناقشنا من قبل ، أن الحد الأقصى للمعامل يمكن تنفيذه بعدد n من flip-flops هو 2 n. لهذا ، إذا أردنا تصميم عداد غير متزامن مبتور ، يجب أن نكتشف أقل قوة لاثنين ، وهي إما أكبر أو تساوي المقياس المطلوب.
على سبيل المثال ، إذا أردنا العد من 0 إلى 56 أو mod - 57 والتكرار من 0 ، فإن أكبر عدد مطلوب من flip-flops هو n = 6 والذي سيعطي أقصى معامل من 64. إذا اخترنا عددًا أقل من flip-flops ، لن يكون المعامل كافيًا لحساب الأرقام من 0 إلى 56. إذا اخترنا n = 5 ، فسيكون الحد الأقصى لـ MOD = 32 ، وهو غير كافٍ للحساب.
يمكننا تسلسل اثنين أو أكثر من عداد التموج 4 بت وتكوين كل فرد على أنه " مقسوم على 16" أو " مقسومًا على 8" للحصول على عداد MOD-128 أو أكثر.
في المقطع 74LS ، يمكن تكوين 7493 IC بهذه الطريقة ، مثل إذا قمنا بتكوين 7493 على أنه عداد " مقسوم على 16 " وقمنا بتتالي 7493 مجموعة شرائح أخرى كعداد " مقسوم على 8 " ، فسنحصل على تردد "القسمة على 128" مقسم.
تقدم الدوائر المتكاملة الأخرى مثل 74LS90 عداد تموج قابل للبرمجة أو مقسم يمكن تهيئته كقسمة على 2 أو قسمة على 3 أو قسمة على 5 أو مجموعات أخرى أيضًا.
من ناحية أخرى ، يعد 74LS390 خيارًا مرنًا آخر يمكن استخدامه للقسمة الكبيرة على عدد من 2 إلى 50100 والتركيبات الأخرى أيضًا.
فواصل التردد
أحد أفضل استخدامات العداد غير المتزامن هو استخدامه كمقسم تردد. يمكننا تقليل تردد الساعة العالي إلى قيمة ثابتة قابلة للاستخدام أقل بكثير من ساعة التردد العالية الفعلية. هذا مفيد للغاية في حالة الإلكترونيات الرقمية والتطبيقات ذات الصلة بالتوقيت والساعات الرقمية ومولدات مصدر المقاطعة.
لنفترض أننا نستخدم المؤقت IC الكلاسيكي NE555 وهو هزاز متعدد أحادي / مستقر ، يعمل عند 260 كيلوهرتز والاستقرار هو +/- 2٪. يمكننا بسهولة إضافة عداد تموج 18 بت " مقسوم على 2" والحصول على خرج ثابت 1 هرتز يمكن استخدامه لتوليد 1 ثانية تأخير أو ثانية واحدة من النبض وهو أمر مفيد للساعات الرقمية.
هذه دائرة بسيطة لإنتاج تردد أو توقيت ثابت من مصدر غير مستقر عن طريق قسمة التردد باستخدام عداد التموج. يمكن لمذبذبات الكريستال الأكثر دقة أن تنتج ترددًا عاليًا دقيقًا بخلاف مولدات الإشارة.
مزايا وعيوب العداد غير المتزامن
يمكن بناء العدادات غير المتزامنة بسهولة باستخدام نوع D flip-flops. يمكن تنفيذها باستخدام دارة العداد " القسمة على n " ، والتي توفر مرونة أكبر بكثير في التطبيقات ذات الصلة بنطاق العد الأكبر ، ويمكن للعداد المقطوع أن ينتج أي عدد من المعامل.
ولكن ، على الرغم من هذه الميزات ، يقدم العداد غير المتزامن بعض القيود والعيوب.
أثناء استخدام العداد غير المتزامن ، يلزم وجود تقليب إضافي لإعادة مزامنة الإخراج لإعادة مزامنة flipflops. أيضًا ، بالنسبة إلى عدد التسلسل المقطوع ، عندما لا يكون مساويًا ، هناك حاجة إلى منطق ملاحظات إضافي.
عند حساب عدد كبير من البتات ، بسبب نظام السلسلة ، أصبح تأخير الانتشار بمراحل متتالية كبيرًا جدًا بحيث يصعب التخلص منه. في مثل هذه الحالة ، تكون العدادات المتزامنة أسرع وموثوقة. توجد أيضًا أخطاء عد في العداد غير المتزامن عند تطبيق ترددات ساعة عالية عبره.