عداد متزامن

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.

عداد متزامن

يشير مصطلح Synchrounous عمومًا إلى شيء محاط بالآخرين بناءً على الوقت. تحدث الإشارات المتزامنة بنفس معدل الساعة وتتبع جميع الساعات نفس الساعة المرجعية.

في البرنامج التعليمي السابق للعداد غير المتزامن ، رأينا أن إخراج هذا العداد متصل مباشرة بإدخال العداد التالي التالي وإنشاء نظام سلسلة ، وبسبب هذا التأخير في انتشار نظام السلسلة يظهر أثناء مرحلة العد ويخلق تأخيرات في العد. في العداد المتزامن ، تستخدم مدخلات الساعة عبر جميع flip-flops نفس المصدر وتخلق نفس إشارة الساعة في نفس الوقت. لذلك ، فإن العداد الذي يستخدم نفس إشارة الساعة من نفس المصدر في نفس الوقت يسمى عداد متزامن.

عداد متزامن

في الصورة أعلاه ، يظهر تصميم العداد المتزامن الأساسي وهو عداد متزامن. A 4 بت متزامن حتى العداد يبدأ العد من 0 (0000 في ثنائي) وزيادة الاعتماد أو صعودا الى 15 (1111 في ثنائي) ومن ثم تبدأ دورة جديدة العد عن طريق الحصول على إعادة تعيين. تردد التشغيل الخاص به أعلى بكثير من نفس النطاق غير المتزامن العداد. أيضًا ، لا يوجد تأخير في الانتشار في العداد المتزامن لمجرد أن جميع flip-flops أو مرحلة العداد تكون في مصدر ساعة متوازي وتطلق الساعة جميع العدادات في نفس الوقت.

يتم توفير الساعة الخارجية مباشرة لجميع JK Flip-flops في نفس الوقت بطريقة متوازية. إذا رأينا الدائرة ، فإن أول فليب فليب ، FFA وهو أقل بت أهمية في هذا العداد المتزامن 4 بت ، متصل بإدخال خارجي لوجيك 1 عبر J و K. pin. بسبب هذا الاتصال ، المنطق العالي عبر إشارة المنطق 1 ، قم بتغيير حالة التقليب الأول في كل نبضة على مدار الساعة.

المرحلة التالية ، الثانية flip-flop FFB ، دبوس الإدخال J و K متصل عبر إخراج Flip-flop الأول. بالنسبة لحالة FFC و FFD ، توفر بوابتان منفصلتان AND المنطق الضروري عبرهما. تنشئ تلك البوابات AND منطقًا باستخدام المدخلات والمخرجات من تقلبات المرحلة السابقة.

يمكننا إنشاء نفس تسلسل العد المستخدم في العداد غير المتزامن من خلال اتخاذ موقف حيث تقوم كل فليب فليب بتغيير حالتها اعتمادًا على ما إذا كان كل مخرجات التقليب السابقة عالية في المنطق أم لا. لكن في هذا السيناريو ، لن يكون هناك تأثير مضاعف لمجرد أن جميع النعال متقاربة في نفس الوقت.

عداد متزامن لأسفل

تغييرات طفيفة في قسم AND ، وباستخدام الإخراج المعكوس من JK flip-flop ، يمكننا إنشاء عداد متزامن لأسفل. يبدأ عداد تنازلي متزامن 4 بت في العد من 15 (1111 في ثنائي) والتناقص أو العد التنازلي إلى 0 أو 0000 وبعد ذلك سيبدأ دورة عد جديدة عن طريق إعادة التعيين. في عداد أسفل متزامن، يتم تغيير مدخلات AND Gate. الإدخال الأول لـ Flip-flop FFA هو نفسه الذي استخدمناه في العداد المتزامن السابق. بدلاً من التغذية المباشرة لإخراج أول فليب فليب إلى flip-flop التالي ، فإننا نستخدم دبوس الإخراج المقلوب الذي يتم استخدامه لإعطاء J و K المدخلات عبر flip-flop FFB التالي واستخدامه أيضًا كدبوس إدخال عبر AND بوابة. كما هو الحال في الدائرة السابقة ، توفر بوابتان AND المنطق الضروري للفتين التاليتين Flip-flops FFC و FFD.

مخطط توقيت العداد المتزامن

في الصورة أعلاه ، يتم عرض مدخلات الساعة عبر flip-flops ومخطط توقيت الإخراج. في كل نبضة ساعة ، يحسب العداد المتزامن بالتتابع. يعد إخراج العد عبر أربعة أطراف إخراج تزايديًا من 0 إلى 15 ، في ثنائي من 0000 إلى 1111 لعداد متزامن 4 بت. بعد 15 أو 1111 ، يتم إعادة ضبط العداد إلى 0 أو 0000 والعد مرة أخرى مع دورة عد جديدة.

بالنسبة للعداد السفلي المتزامن حيث يتم توصيل الإخراج المقلوب عبر البوابة AND ، تحدث خطوة العد المعاكسة تمامًا. يبدأ العداد في العد من 15 أو 1111 إلى 0 أو 0000 ثم يتم إعادة تشغيله لبدء دورة عد جديدة والبدء مرة أخرى من 15 أو 0000.

عداد العقد المتزامن 4 بت

تمامًا مثل العداد غير المتزامن ، أو عداد العقد أو عداد BCD الذي يمكن أن يتم حسابه من خلال العداد المتتالي. تمامًا مثل العداد غير المتزامن ، سيكون له أيضًا ميزة "القسمة على n" مع رقم modulo أو MOD. نحتاج إلى زيادة عدد MOD للعداد المتزامن (يمكن أن يكون في التكوين لأعلى أو لأسفل).

هنا هي الحلبة متزامن عقد مكافحة 4 بت هي shown-

يتم إنشاء الدائرة أعلاه باستخدام عداد ثنائي متزامن ، والذي ينتج تسلسل عد من 0 إلى 9. يتم تنفيذ منطق إضافي لتسلسل الحالة المرغوبة وتحويل هذا العداد الثنائي إلى عداد عقد (أرقام أساسية 10 ، عشري). عندما يصل الناتج إلى العد 9 أو 1001 ، سيتم إعادة تعيين العداد إلى 0000 ومرة ​​أخرى يعد حتى 1001.

في الدائرة أعلاه ، ستكتشف البوابات AND تسلسل العد يصل إلى 9 أو 1001 وتغير حالة التقليب الثالث من اليسار ، FFC لتغيير حالتها على نبضة الساعة التالية. ثم يقوم العداد بإعادة التعيين إلى 000 ويبدأ العد مرة أخرى حتى الوصول إلى 1001.

يمكن تصنيع MOD-12 من الدائرة المذكورة أعلاه إذا قمنا بتغيير موضع البوابات AND وسوف تحسب 12 حالة من 0 (0000 في ثنائي) إلى 11 (1011 في ثنائي) ثم إعادة تعيينها إلى 0.

Trigger Pulse المعلومات ذات الصلة

هناك نوعان من النتوءات التي يتم تشغيلها بالحافة ، الحافة الإيجابية أو الحافة السلبية.

تُحسب flip-flops الحافة الموجبة أو الحافة المرتفعة خطوة واحدة عندما يغير إدخال الساعة حالته من المنطق 0 إلى المنطق 1 ، في مصطلح آخر المنطق المنخفض إلى المنطق المرتفع.

من ناحية أخرى ، تقوم الحافة السالبة أو الحافة المتساقطة بحساب خطوة واحدة عندما يغير إدخال الساعة حالته من المنطق 1 إلى المنطق 0 ، بمعنى آخر المنطق المرتفع إلى المنطق المنخفض.

تستخدم عدادات التموج الحافّة المتساقطة أو الحواف السالبة التي تُشغّل على مدار الساعة لتغيير الحالة. هناك سبب وراء ذلك. سيوفر فرصًا أسهل لتتالي العدادات معًا لأن الجزء الأكثر أهمية من عداد واحد يمكن أن يدفع إدخال الساعة للعداد التالي.

عرض العداد المتزامن ينفذ وينفذ في دبوس للتطبيقات ذات الصلة بربط العداد. نتيجة لذلك ، لا يوجد تأخير في الانتشار داخل الدائرة.

مزايا وعيوب العداد المتزامن

نحن الآن على دراية بالعداد المتزامن وما هو الفرق بين العداد غير المتزامن والعداد المتزامن. يزيل العداد المتزامن الكثير من القيود التي تصل إلى العداد غير المتزامن.

على مزايا مضادة متزامن هي على النحو التالي،

1. إنه أسهل في التصميم من العداد غير المتزامن.
2. يعمل في وقت واحد.
3. لا يوجد تأخير في الانتشار مرتبط به.
4. يتم التحكم في تسلسل العد باستخدام بوابات منطقية ، وتكون فرص الخطأ أقل.
5. عملية أسرع من العداد غير المتزامن.

على الرغم من وجود العديد من المزايا ، إلا أن أحد العيوب الرئيسية للعمل مع العداد المتزامن هو أنه يتطلب الكثير من المنطق الإضافي لأداءه.

استخدام العداد المتزامن

بعض التطبيقات التي تستخدم فيها عدادات متزامنة-

1. التحكم في حركة الماكينة
2. عداد عدد دورات المحرك في الدقيقة
3. التشفير الروتاري شافت
4. ساعة رقمية أو مولدات النبض.
5. ساعة رقمية وأنظمة إنذار.