Le compteur est un dispositif numérique et la sortie du compteur comprend un état prédéfini basé sur les applications d'impulsions d'horloge. La sortie du compteur peut être utilisé pour compter le nombre d'impulsions. Généralement, les compteurs consistent en un agencement de bascule qui peut être un compteur synchrone ou un compteur asynchrone. En compteur synchrone, une seule horloge i / p est donnée à toutes les bascules, alors qu'en compteur asynchrone, le o / p de la bascule est le signal d'horloge du plus proche. Les applications de le microcontrôleur besoin de compter les événements extérieurs tels que la génération exacte de retard de temps interne et la fréquence des trains d'impulsions. Ces événements sont fréquemment utilisés dans les systèmes numériques et les ordinateurs. Ces deux événements peuvent être exécutés par des techniques logicielles, mais les boucles logicielles pour le comptage ne donneront pas le résultat exact des fonctions légèrement plus importantes ne sont pas effectuées. Ces problèmes peuvent être corrigés par des minuteries et des compteurs dans les microcontrôleurs qui sont utilisés comme interruptions.
Compteurs
Types de compteurs
Les compteurs peuvent être classés en différents types en fonction de la façon dont ils sont cadencés. Elles sont
- Compteurs asynchrones
- Compteurs synchrones
- Compteurs de décennie asynchrones
- Compteurs de décades synchrones
- Compteurs ascendants asynchrones
- Compteurs ascendants synchrones
Pour une meilleure compréhension de ce type de compteurs, nous discutons ici de certains des compteurs.
Compteurs asynchrones
Le schéma d'un compteur asynchrone 2 bits est illustré ci-dessous. L'horloge extérieure est connectée à l'horloge i / p du FF0 (première bascule) uniquement. Ainsi, ce FF change l'état au front décroissant de chaque impulsion d'horloge, mais FF1 change uniquement lorsqu'il est activé par le front décroissant du Q o / p de FF0. En raison du délai de propagation intégral à travers un FF, le changement de l'impulsion d'horloge i / p et un changement du Q o / p de FF0 ne peuvent jamais se produire exactement au même moment. Ainsi, les FF ne peuvent pas être activés simultanément, générant une opération asynchrone.
Compteurs asynchrones
Notez que pour plus de facilité, les changements de Q0, Q1 et CLK dans le diagramme ci-dessus sont affichés comme simultanés, même s'il s'agit d'un compteur asynchrone. En fait, il y a un petit retard b / n les changements Q0, Q1 et CLK.
Généralement, tous les i / ps CLEAR sont connectés ensemble, donc avant que le comptage ne commence, alors qu'une seule impulsion peut effacer tous les FF. L'impulsion d'horloge introduite dans FF0 est ondulée à travers les nouveaux compteurs après des retards de propagation, comme une ondulation sur l'eau, d'où le terme compteur d'ondulation.
Le schéma de circuit du compteur d'ondulation à deux bits comprend quatre états différents, chacun consistant en une valeur de comptage. De même, un compteur avec n FF peut avoir 2N états. Le nombre d'états dans un compteur est appelé comme son numéro de mod. Par conséquent, un compteur à deux bits est un compteur mod-4.
Compteurs de décennie asynchrones
Dans le compteur précédent ont 2n états. Mais des compteurs avec des états inférieurs à 2n sont également possibles. Ceux-ci sont conçus pour avoir le non. On appelle cela des séquences raccourcies qui sont accomplies en poussant le compteur à recycler avant de passer par tous ses états. Un module commun pour les compteurs à séquence raccourcie est de 10. Un compteur avec 10 états dans sa série est appelé un compteur de décades. Le circuit de comptage de décades implémenté est donné ci-dessous.
Schéma du circuit du compteur de décades asynchrone
Lorsque le compteur compte jusqu'à dix, tous les FF sont effacés. Notez que seuls Q1 et Q3 sont tous deux utilisés pour décoder le décompte de 10, c'est-à-dire le décodage partiel. Dans le même temps, l'un des autres états de 0 à 9 a à la fois Q1 et Q3 sera élevé. La série du tableau des compteurs de décennie est donnée ci-dessous.
Séquence du compteur de la décennie
Compteurs ascendants asynchrones
Dans certaines applications, un compteur doit être capable de compter à la fois vers le haut et vers le bas. Le circuit ci-dessous est un compteur ascendant et descendant de trois bits, qui compte HAUT ou BAS en fonction de l'état du signal de commande. Lorsque UP i / p est à 1 et que DOWN i / p est à 0, la porte NAND entre FF0 et FF1 va passer le o / p non inversé (Q) de la bascule (FF0) dans l'horloge i / p de bascule (FF1). De même, le o / p non inversé de la bascule Flop1 sera déclenché par l'autre porte NAND dans l'horloge i / p de la bascule 2. Par conséquent, le compteur comptera.
Schéma du circuit du compteur ascendant asynchrone
Une fois que le contrôle i / p (UP) est à 0 et DOWN est à 1, les o / ps inversés de la bascule 0 (FF0) et de la bascule 1 (FF) sont verrouillés séparément dans l'horloge i / ps de FF1 et FF2 . Si les FF sont initialement modifiés en 0, le compteur passera par la série ci-dessous lorsque les impulsions i / p sont appliquées. Notez qu'un compteur ascendant / descendant asynchrone est plus lent qu'un compteur / compteur descendant en raison d'un délai de propagation supplémentaire introduit par les portes NAND.
Séquence du compteur ascendant / descendant asynchrone
Compteurs synchrones
Dans ce type de compteurs , les CLK i / ps de tous les FF sont connectés ensemble et sont activés par les impulsions i / p. Ainsi, tous les FF changent d'état instantanément. Le schéma de circuit ci-dessous est un compteur synchrone à trois bits. Les entrées J et K de la bascule 0 sont reliées à HIGH. La bascule 1 a son J & K i / ps connecté au o / p de la bascule 0 (FF0), et les entrées J & K de la bascule2 (FF2) sont connectées à l'o / p d'une porte ET qui est alimenté par le o / ps des flip-flop0 et flip-flop1. Lorsque les deux sorties de FF0 et FF1 sont HIGH. Le front montant de la quatrième impulsion CLK provoquera la modification de l'état de FF2 à cause de la porte ET.
Schéma du circuit du compteur synchrone
La série du tableau des compteurs à trois bits est donnée ci-dessous. L'avantage majeur de ces compteurs est qu'il n'y a pas de retard croissant dû au fait que tous les FF sont activés en parallèle. Ainsi, la fréquence maximale de fonctionnement de ce compteur synchrone sera considérablement plus élevée que pour le compteur d'ondulation équivalent.
Impulsions CLK des compteurs synchrones
Compteurs de décades synchrones
Le compteur synchrone compte de 0 à 9, comme le compteur asynchrone, puis recycle à nouveau zéro. Ce processus est effectué en ramenant les états 1010 à l'état 0000. Ceci est appelé séquence tronquée, qui peut être conçue par le circuit ci-dessous.
Schéma du circuit du compteur de décades synchrone
À partir de la série du tableau de gauche, nous pouvons observer que
- Q0 est lié à chaque impulsion CLK
- Q1 modifie la prochaine impulsion d'horloge à chaque fois que Q0 = 1 & Q3 = 0.
- Q2 modifie la prochaine impulsion d'horloge à chaque fois que Q0 = Q1 = 1.
- Q3 modifie à chaque fois l'impulsion CLK suivante lorsque Q0 = 1, Q1 = 1 & Q2 = 1 (compte 7), ou lorsque Q0 = 1 & Q3 = 1 (compte 9).
Séquence du compteur de décades synchrone
Les caractéristiques ci-dessus sont utilisées avec le ET porte ou OU porte . Le schéma logique de ceci est montré dans le diagramme ci-dessus.
Compteurs ascendants synchrones
Un compteur ascendant-descendant synchrone à trois bits, une forme tabulaire et une série sont donnés ci-dessous. Ce type de compteur a un contrôle haut-bas i / p similaire au compteur ascendant-descendant asynchrone, qui est utilisé pour contrôler la direction du compteur à travers une certaine série.
Schéma du circuit des compteurs ascendants synchrones
La série du tableau montre
- Q0 est lié à chaque impulsion CLK pour les séries ascendante et descendante
- Lorsque Q0 = 1 pour la série ascendante, l'état de Q1 change à la prochaine impulsion CLK.
- Lorsque Q0 = 0 pour la série descendante, alors l'état de Q1 change à la prochaine impulsion CLK.
- Lorsque Q0 = Q1 = 1 pour la série ascendante, l'état de Q2 change à la prochaine impulsion CLK.
- Lorsque Q0 = Q1 = 0 pour la série descendante, alors l'état de Q2 change à la prochaine impulsion CLK.
Séquence des compteurs de décades synchrones
Les caractéristiques ci-dessus sont utilisées avec la porte ET, la porte OU et la porte NON. Le schéma logique de ceci est montré dans le diagramme ci-dessus.
Applications des compteurs
Les applications des compteurs concernent principalement les horloges numériques et le multiplexage. Le meilleur exemple du compteur est parallèle à la logique de conversion de données série décrite ci-dessous.
Un ensemble de bits, fonctionnant simultanément sur des lignes parallèles, est appelé données parallèles. Un ensemble de bits, fonctionnant sur une seule ligne dans une série chronologique, est appelé données série. La conversion de données parallèle-série est normalement effectuée en utilisant un compteur pour fournir une série binaire des données, sélectionnez i / ps d'un MUX, comme expliqué dans le circuit ci-dessous.
Conversion de données parallèle-série
Dans le circuit ci-dessus, le compteur modulo-8 se compose de Q o / ps, qui sont connectés aux données, sélectionnez i / ps d'un MUX 8 bits . Le premier groupe de 8 bits de données parallèles est appliqué aux entrées du MUX. Lorsque le compteur passe par une série binaire de 0 à 7, chaque bit commence par D0, est sélectionné en série et transmis par le MUX à la ligne o / p. Après les impulsions 8-CLK, l'octet de données a été changé en format série et envoyé via la ligne de transmission. Ensuite, le compteur revient à 0 et change à nouveau un autre octet parallèle en série dans le même processus.
Ainsi, il s'agit des compteurs et des types de compteurs, qui incluent les compteurs asynchrones, les compteurs synchrones, les compteurs de décades asynchrones, les compteurs de décades synchrones, les compteurs ascendants asynchrones et les compteurs descendants synchrones. De plus, tout doute sur ce sujet ou minuteries et compteurs dans le microcontrôleur 8051 veuillez commenter dans la section des commentaires ci-dessous.
