¿Diseño de contadores para circuitos digitales?
Un contador es un dispositivo que puede registrar el número de pulsos y es el componente lógico más utilizado en los circuitos digitales. El contador del sistema digital cuenta principalmente el número de pulsos para realizar las funciones de medición, conteo y control, y también tiene la función de división de frecuencia. El contador se compone de una unidad de conteo básica y algunas puertas de control. La unidad de conteo se compone de una serie de varios tipos de flip-flops con la función de almacenar información. Los contadores se utilizan ampliamente en sistemas digitales, como para contar direcciones de instrucciones en controladores electrónicos de computadoras.
Los contadores se dividen en contadores binarios y contadores decimales según diferentes sistemas de acarreo; según diferentes funciones operativas, se dividen en contadores de suma, contadores de resta y contadores reversibles. A continuación tomamos el flip-flop T para formar un contador binario de suma y resta como ejemplo para presentar el principio del contador.
2. Principio del contador: contador sumador
Utilice el flip-flop T para formar un contador sumador binario, como se muestra en la siguiente figura.
Sumador asíncrono binario de 3 bits
Como se muestra en la figura anterior, es un sumador asíncrono binario de 3 bits compuesto por tres flip-flops T activados por flanco descendente, cada uno de ellos. fracaso en la figura Las señales de entrada de los terminales de entrada J y K son ambas 1, y sus señales de salida están controladas principalmente por señales de pulso. El contador comienza a contar desde el estado Q2 Q1 Q0 = 000.
Las formas de onda de trabajo de Q0, Q1 y Q2 se muestran en la siguiente figura, es decir, la salida Q0 del flip-flop FF0 se invertirá cuando sea activada por el pulso de entrada de conteo descendente CP. 0 se convierte en 1 o 1 se convierte en 0. Dado que CP1 se toma de Q0, la salida Q1 de FF1 se invertirá cuando la active el flanco descendente de Q0. De la misma manera, dado que CP2=Q1, la salida Q2 de FF2 se invertirá cuando sea activada por el flanco descendente de Q1.
Si se utiliza un flip-flop T′ activado por un flanco ascendente, también se puede formar un contador sumador binario asíncrono, pero el pulso de acarreo de cada flip-flop debe cambiarse a la salida del terminal Qˉ. La razón es muy simple. Cuando el terminal Q del terminal de salida del flip-flop de bajo nivel cambia de 1 a 0, el flanco ascendente del terminal Qˉ se puede utilizar como un pulso de disparo de posición alta.
3. Principio del contador - contador de resta
Si los flip-flops T′ se conectan de acuerdo con las reglas de resta binaria, se puede obtener un contador de resta binaria. Según las reglas de conteo de resta binaria. Si el flip-flop bajo ya es 0, debería cambiar a 1 después de ingresar otro pulso de conteo de resta y, al mismo tiempo, enviar una señal de préstamo al bit alto para invertir el bit alto.
Restador binario de 3 bits
La imagen de arriba es un contador de resta binario de 3 bits conectado de acuerdo con las reglas anteriores. En la figura, el flip-flop D de acción ascendente está conectado para formar un flip-flop T', en el que D=Qˉ de todos los flip-flops D se convierte en un flip-flop T'. Su diagrama de tiempos se muestra a continuación