يمثل المصطلح الرقمي في الإلكترونيات توليد البيانات أو معالجتها أو تخزينها في شكل دولتين. يمكن تمثيل هاتين الحالتين على أنهما مرتفعان أو منخفضان ، موجبان أو غير موجبين ، مضبوطين أو إعادة تعيينهما في النهاية. القمة هي 1 والصغرى هي 0 وبالتالي يتم التعبير عن التكنولوجيا الرقمية على شكل سلسلة من 0 و 1. مثال على ذلك هو 011010 حيث يمثل كل مصطلح حالة فردية. وبالتالي ، تتم عملية الإغلاق هذه في الأجهزة باستخدام مكونات معينة مثل المزلاج أو Flip-flop ، و Multiplexer ، و Demultiplexer ، و Encoders ، و Decoders ، وما إلى ذلك مجتمعة تسمى الدوائر المنطقية المتسلسلة.
لذلك ، سنناقش حول Flip-flops يسمى أيضًا المزالج. يمكن أيضًا فهم المزالج على أنها هزاز متعدد ثنائي الاستقرار كحالتين مستقرتين. بشكل عام ، يمكن أن تكون دوائر المزلاج هذه إما نشطة - عالية أو نشطة - منخفضة ويمكن تشغيلها بواسطة إشارات HIGH أو LOW على التوالي.
الأنواع الشائعة من شبشب هي ،
- شبشب RS (RESET-SET)
- D Flip-flop (البيانات)
- JK Flip-flop (جاك كيلبي)
- تي فليب فلوب (تبديل)
من بين الأنواع المذكورة أعلاه ، يتوفر فقط JK و D flip-flops في شكل IC المتكامل ويستخدم أيضًا على نطاق واسع في معظم التطبيقات. هنا في هذه المقالة سنناقش حول D type Flip Flop.
D الوجه بالتخبط:
تُستخدم D Flip-flops كجزء من عناصر تخزين الذاكرة ومعالجات البيانات أيضًا. يمكن بناء D flip-flop باستخدام بوابة NAND أو بوابة NOR. نظرًا لتعدد استخداماتها فهي متوفرة كحزم IC. تتمثل التطبيقات الرئيسية لـ D flip-flop في تقديم تأخير في دارة التوقيت ، كمخزن مؤقت ، لأخذ عينات البيانات على فترات زمنية محددة. D flip-flop أبسط من حيث توصيل الأسلاك مقارنة بـ JK flip-flop. نحن هنا نستخدم بوابات NAND لإظهار D flip flop.
عندما تكون إشارة الساعة منخفضة ، فلن يؤثر الإدخال أبدًا على حالة الإخراج. يجب أن تكون الساعة عالية حتى تنشط المدخلات. وبالتالي ، فإن D flip-flop عبارة عن مزلاج ثنائي الاستقرار يتم التحكم فيه حيث تكون إشارة الساعة هي إشارة التحكم. مرة أخرى ، ينقسم هذا إلى حافة موجبة حفزت D flip flop والحافة السلبية حفزت D flip-flop. وبالتالي ، فإن الناتج له حالتان مستقرتان بناءً على المدخلات التي تمت مناقشتها أدناه.
جدول الحقيقة لـ D Flip-Flop:
|
ساعة حائط |
إدخال |
انتاج |
|
|
د |
س |
س ' |
|
|
منخفض |
x |
0 |
1 |
|
عالي |
0 |
0 |
1 |
|
عالي |
1 |
1 |
0 |
D (البيانات) هي حالة الإدخال لـ D flip-flop. يمثل Q و Q 'حالات إخراج flip-flop. وفقًا للجدول ، بناءً على المدخلات ، يغير الإخراج حالته. لكن الشيء المهم الذي يجب مراعاته هو أن كل هذه الأشياء يمكن أن تحدث فقط في وجود إشارة الساعة. هذا ، يعمل تمامًا مثل SR flip-flop للمدخلات المجانية وحدها.
تمثيل D Flip-Flop باستخدام Logic Gates:
|
إدخال |
انتاج |
|
|
المدخلات 1 |
المدخلات 2 |
الإخراج 3 |
|
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
وبالتالي ، بمقارنة جدول حقيقة بوابة NAND وتطبيق المدخلات على النحو الوارد في جدول الحقيقة D flip-flop ، يمكن تحليل الإخراج. تحليل التجميع أعلاه كهيكل من ثلاث مراحل مع الأخذ في الاعتبار الحالة السابقة (Q ') لتكون 0
عندما تكون D = 1 و CLOCK = HIGH
الإخراج: Q = 1، Q '= 0. العمل صحيح.
ضبط مسبق وواضح:
يحتوي D flip flop على مدخلين آخرين هما PRESET و CLEAR. ستؤدي الإشارة العالية إلى دبوس CLEAR إلى جعل خرج Q لإعادة الضبط وهو 0. وبالمثل ، فإن الإشارة العالية إلى الدبوس PRESET ستجعل خرج Q لتعيين ذلك هو 1. ومن هنا يشرح الاسم نفسه وصف المسامير.
|
ساعة حائط |
إدخال |
انتاج |
|||
|
المعد مسبقا |
واضح |
د |
س |
س ' |
|
|
X |
عالي |
منخفض |
X |
1 |
0 |
|
X |
منخفض |
عالي |
X |
0 |
1 |
|
X |
عالي |
عالي |
X |
1 |
1 |
|
عالي |
منخفض |
منخفض |
0 |
0 |
1 |
|
عالي |
منخفض |
منخفض |
1 |
1 |
0 |
حزمة IC:
و تستخدم IC هنا هو HEF4013BP (المزدوج D من نوع قلاب). وهي عبارة عن حزمة من 14 دبوسًا تحتوي على قطعتين فرديتين على شكل حرف D. يوجد أدناه مخطط الدبوس والوصف المقابل للمسامير.
|
دبوس |
دبوس الوصف |
|
س |
الناتج الحقيقي |
|
س ' |
إخراج المجاملة |
|
CP |
إدخال الساعة |
|
قرص مضغوط |
إدخال واضح ومباشر |
|
د |
إدخال بيانات |
|
SD |
إدخال PRESET-Direct |
|
V SS |
أرض |
|
V DD |
مصدر التيار |
المكونات المطلوبة:
- IC HEF4013BP (قلاب مزدوج D) - 1
- LM7805 - 1
- مفتاح اللمس - 4
- بطارية 9V - 1
- LED (أخضر - 1 ، أحمر - 1)
- المقاومات (1kὨ - 4 ؛ 220kὨ -2)
- اللوح
- توصيل الأسلاك
D مخطط الدائرة فليب فلوب وشرح:
هنا استخدمنا IC HEF4013BP لإظهار دائرة فليب فلوب D ، والتي تحتوي على شبشب من نوع D بالداخل. يتراوح مصدر الطاقة IC HEF4013BP V DD من 0 إلى 18 فولت وتتوفر البيانات في ورقة البيانات. لقطة أدناه توضح ذلك. نظرًا لأننا استخدمنا LED عند الإخراج ، فقد اقتصر المصدر على 5V.
لقد استخدمنا منظم LM7805 للحد من جهد LED.
عرض توضيحي عملي لـ D Flip-Flop:
الأزرار D (البيانات) ، PR (الإعداد المسبق) ، CL (المسح) هي مدخلات D flip-flop. يمثل المصباحان Q و Q 'حالات إخراج flip-flop. تعمل البطارية 9 فولت كمدخل لمنظم الجهد LM7805. وبالتالي ، يتم استخدام خرج 5V المنظم كمصدر Vcc ودبوس إلى IC. وبالتالي ، بالنسبة للإدخال المختلف عند D ، يمكن رؤية الإخراج المقابل من خلال LED Q و Q '.
و يتم سحب دبابيس CLK، CL، D والعلاقات العامة عادة أسفل في الحالة الأولية كما هو مبين أدناه. ومن ثم ، ستكون حالة الإدخال الافتراضية منخفضة عبر جميع المسامير. وبالتالي ، فإن الحالة الأولية وفقًا لجدول الحقيقة كما هو موضح أعلاه. س = 1 ، س = 0.
أدناه وصفنا الحالات المختلفة للنوع D Flip-Flop باستخدام دائرة D flip flop المصنوعة على اللوح.
الدولة 1:
الساعة - منخفضة ؛ د - 0 ؛ العلاقات العامة - 0 ؛ CL - 1 ؛ س - 0 ؛ س '- 1
بالنسبة لمدخلات الحالة 1 ، فإن توهجات LED باللون الأحمر تشير إلى أن Q 'ليكون مرتفعًا ويظهر اللون الأخضر Q ليكون منخفضًا. كما تمت مناقشته أعلاه عند ضبط CLEAR على HIGH ، تتم إعادة تعيين Q إلى 0 ويمكن رؤيته أعلاه.
الدولة 2:
الساعة - منخفضة ؛ د - 0 ؛ العلاقات العامة - 1 ؛ CL - 0 ؛ س - 1 ؛ س '- 0
بالنسبة لمدخلات الحالة 2 ، فإن التوهجات التي يقودها اللون الأخضر تشير إلى أن Q ليكون مرتفعًا ويظهر مؤشر LED أحمر Q 'ليكون منخفضًا. كما نوقش أعلاه عند تعيين PRESET على HIGH ، يتم تعيين Q على 1 ويمكن رؤيتها أعلاه.
الحالة 3: الساعة - منخفضة ؛ د - 0 ؛ العلاقات العامة - 1 ؛ CL - 1 ؛ س - 1 ؛ س '- 1
بالنسبة لمدخلات الحالة 3 ، توهجات LED باللونين الأحمر والأخضر تشير إلى أن Q و Q 'مرتفعان في البداية. عندما يتم سحب PR و CL لأسفل عند تحرير الأزرار ، يتم التخلص من الحالة.
حالة 4: الساعة - عالية ؛ د - 0 ؛ العلاقات العامة - 0 ؛ CL - 0 ؛ س - 0 ؛ س '- 1
بالنسبة لمدخلات الحالة 4 ، فإن توهجات LED باللون الأحمر تشير إلى أن Q 'مرتفع ويظهر اللون الأخضر Q ليكون منخفضًا. هذه الحالة مستقرة وتبقى هناك حتى الساعة التالية والإدخال. نظرًا لأن CLOCK من LOW إلى HIGH تم تشغيله ، يجب الضغط على زر الإدخال D قبل الضغط على زر CLOCK.
الحالة 5: الساعة - عالية ؛ د - 1 ؛ العلاقات العامة - 0 ؛ CL - 0 ؛ س - 1 ؛ س '- 0
بالنسبة لمدخلات الحالة 5 ، فإن التوهجات التي يقودها اللون الأخضر تشير إلى أن Q ليكون مرتفعًا ويظهر مؤشر LED أحمر Q 'ليكون منخفضًا. هذه الحالة مستقرة أيضًا وتبقى هناك حتى الساعة التالية والإدخال. نظرًا لأن CLOCK من LOW إلى HIGH تم تشغيله ، يجب الضغط على زر الإدخال D قبل الضغط على زر CLOCK.
