O contador é um dispositivo digital e a saída do contador inclui um estado predefinido com base nas aplicações de pulso de relógio. A saída do contador pode ser usado para conte o número de pulsos. Geralmente, os contadores consistem em um arranjo flip-flop que pode ser um contador síncrono ou um contador assíncrono. No contador síncrono, apenas um relógio i / p é dado a todos os flip-flops, enquanto no contador assíncrono, o o / p do flip-flop é o sinal do relógio do próximo. As aplicações de o microcontrolador necessidade de contagem de eventos externos, como geração de atraso de tempo interno exato e a frequência dos trens de pulso. Esses eventos são freqüentemente usados em sistemas digitais e computadores. Ambos os eventos podem ser executados por técnicas de software, mas os loops de software para contagem não darão o resultado exato; funções ligeiramente mais importantes não foram realizadas. Esses problemas podem ser corrigidos por temporizadores e contadores nos microcontroladores que são usados como interrupções.
Contadores
Tipos de contadores
Os contadores podem ser categorizados em diferentes tipos de acordo com a forma como são cronometrados. Eles estão
- Contadores Assíncronos
- Contadores síncronos
- Contadores de década assíncronos
- Contadores de década síncronos
- Contadores Assíncronos Up-Down
- Contadores Síncronos Up-Down
Para uma melhor compreensão deste tipo de contadores, aqui estamos discutindo alguns dos contadores.
Contadores Assíncronos
O diagrama de um contador assíncrono de 2 bits é mostrado abaixo. O relógio externo é conectado apenas ao relógio i / p do FF0 (primeiro flip-flop). Portanto, este FF muda o estado na borda decrescente de cada pulso de clock, mas FF1 muda apenas quando ativado pela borda decrescente de Q o / p de FF0. Por causa do atraso de propagação integral através de um FF, a mudança do pulso de clock i / p e uma mudança de Q o / p de FF0 nunca podem ocorrer precisamente ao mesmo tempo. Portanto, os FFs não podem ser ativados simultaneamente, gerando uma operação assíncrona.
Contadores Assíncronos
Observe que, para facilitar, as alterações de Q0, Q1 e CLK no diagrama acima são mostradas como simultâneas, embora este seja um contador assíncrono. Na verdade, há um pequeno atraso entre as mudanças de Q0, Q1 e CLK.
Geralmente, todos os CLEAR i / ps são conectados juntos, portanto, antes de iniciar a contagem, um único pulso pode limpar todos os FFs. O pulso de clock alimentado em FF0 é propagado através dos novos contadores após atrasos de propagação, como uma ondulação na água, daí o termo Contador de Ondulação.
O diagrama de circuito do contador de ondulação de dois bits inclui quatro estados diferentes, cada um consistindo em um valor de contagem. Da mesma forma, um contador com n FFs pode ter 2N estados. O número de estados em um contador é chamado de número do mod. Portanto, um contador de dois bits é um contador mod-4.
Contadores de década assíncronos
No contador anterior, temos 2n estados. Porém, contadores com estados menores que 2n também são possíveis. Eles são projetados para ter o não. de estados em suas séries. Esses são chamados de sequências encurtadas que são realizadas ao fazer o contador reciclar antes de passar por todos os seus estados. Um módulo comum para contadores com sequência reduzida é 10. Um contador com 10 estados em sua série é chamado de contador de década. O circuito de contador de década implementado é fornecido abaixo.
Diagrama de circuito do contador de década assíncrona
Quando o contador contar até dez, todos os FFs serão zerados. Observe que apenas Q1 e Q3 são usados para decodificar a contagem de 10, que é chamada de decodificação parcial. Ao mesmo tempo, um dos outros estados de 0-9 tem Q1 e Q3 alto. A tabela do contador de séries da década é fornecida abaixo.
Seqüência do contador da década
Contadores Assíncronos Up-Down
Em aplicações específicas, um contador deve ser capaz de contar tanto para cima quanto para baixo. O circuito abaixo é um contador ascendente e descendente de três bits, que conta PARA CIMA ou PARA BAIXO com base no status do sinal de controle. Quando o UP i / p está em 1 e o DOWN i / p está em 0, a porta NAND entre FF0 e FF1 irá bloquear o o / p não invertido (Q) do flip-flop (FF0) no relógio i / p de flip-flop (FF1). Da mesma forma, o o / p não invertido do Flip Flop1 será transferido através da outra porta NAND para o relógio i / p do flip-flop2. Portanto, o contador fará uma contagem crescente.
Diagrama de circuito do contador ascendente-descendente assíncrono
Uma vez que o controle i / p (UP) está em 0 e DOWN está em 1, o o / ps invertido de flip-flop0 (FF0) e flip-flop1 (FF) são acionados no relógio i / ps de FF1 e FF2 separadamente . Se os FFs forem inicialmente alterados para 0, então o contador passará pela série abaixo conforme os pulsos i / p são aplicados. Observe que um contador ascendente-descendente assíncrono é mais lento do que um contador ascendente / descendente devido a um atraso de propagação extra introduzido pelas portas NAND.
Sequência do contador assíncrono up-down
Contadores síncronos
Nisso tipo de contadores , o CLK i / ps de todos os FFs são conectados juntos e ativados pelos pulsos i / p. Portanto, todos os FFs mudam de estado instantaneamente. O diagrama de circuito abaixo é um contador síncrono de três bits. As entradas J e K do flip-flop0 são conectadas a HIGH. Flip-flop 1 tem seu J & K i / ps conectado ao o / p do flip-flop0 (FF0), e as entradas J e K do flip-flop2 (FF2) são conectadas ao o / p de uma porta AND que é alimentado pelo o / ps do flip-flop0 e flip-flop1. Quando ambas as saídas de FF0 e FF1 estão HIGH. A borda positiva do quarto pulso CLK fará com que FF2 altere seu estado por causa da porta AND.
Diagrama de Circuito de Contador Síncrono
A série da tabela de contadores de três bits é fornecida abaixo. A principal vantagem desses contadores é que não há atraso de tempo crescente, pois todos os FFs são ativados em paralelo. Assim, a freqüência operacional máxima deste contador síncrono será consideravelmente maior do que para o contador de ondulação equivalente.
Pulsos CLK dos contadores síncronos
Contadores de década síncronos
O contador síncrono conta de 0 a 9 semelhante ao contador assíncrono e, em seguida, recicla novamente o zero. Esse processo é feito conduzindo os estados 1010 de volta ao estado 0000. Isso é denominado como sequência truncada, que pode ser projetada pelo circuito abaixo.
Diagrama de Circuito do Contador de Década Síncrona
A partir da série da tabela à esquerda, podemos observar que
- Q0 liga-se a cada pulso CLK
- Q1 muda no próximo pulso de clock toda vez que Q0 = 1 & Q3 = 0.
- Q2 é alterado no próximo pulso de clock toda vez que Q0 = Q1 = 1.
- Q3 altera no próximo pulso CLK a cada vez quando Q0 = 1, Q1 = 1 & Q2 = 1 (contagem 7), ou quando Q0 = 1 & Q3 = 1 (contagem 9).
Sequência do contador de década síncrona
As características acima são empregadas com o E portão ou portão OU . O diagrama lógico disso é mostrado no diagrama acima.
Contadores Síncronos Up-Down
Um contador Up-Down síncrono de três bits, forma tabular e série são fornecidos abaixo. Este tipo de contador tem um controle up-down i / p semelhante ao contador up-down assíncrono, que é usado para controlar a direção do contador através de uma determinada série.
Diagrama de circuito de contadores síncronos para cima e para baixo
A série da tabela mostra
- Q0 liga em cada pulso CLK para as séries para cima e para baixo
- Quando Q0 = 1 para a série ascendente, então o estado de Q1 muda no próximo pulso CLK.
- Quando Q0 = 0 para a série descendente, o estado de Q1 muda no próximo pulso CLK.
- Quando Q0 = Q1 = 1 para a série ascendente, então o estado de Q2 muda no próximo pulso CLK.
- Quando Q0 = Q1 = 0 para a série inferior, então o estado de Q2 muda no próximo pulso CLK.
Sequência dos contadores da década síncrona
As características acima são empregadas com a porta AND, a porta OR e a porta NOT. O diagrama lógico disso é mostrado no diagrama acima.
Aplicações de contadores
As aplicações dos contadores envolvem principalmente relógios digitais e multiplexação. O melhor exemplo do contador é paralelo à lógica de conversão de dados seriais discutida abaixo.
Um conjunto de bits, atuando simultaneamente em linhas paralelas, é chamado de dados paralelos. Um conjunto de bits, atuando em uma única linha em uma série temporal, é chamado de dados seriais. A conversão de dados paralela para serial normalmente é feita usando um contador para permitir uma série binária de dados, selecione i / ps de um MUX, conforme explicado no circuito abaixo.
Conversão de dados paralela para serial
No circuito acima, o contador do módulo 8 consiste em Q o / ps, que estão conectados aos dados, selecione i / ps de um MUX 8 bits . O primeiro grupo de 8 bits de dados paralelos é aplicado às entradas do MUX. À medida que o contador passa por uma série binária de 0-7, cada bit começa com D0, é selecionado em série e passado pelo MUX para a linha o / p. Depois de 8 pulsos CLK, o byte de dados foi alterado para um formato serial e enviado pela linha de transmissão. Então, o contador é reprocessado de volta para 0 e muda outro byte paralelo em série novamente no processo semelhante.
Portanto, trata-se de contadores e tipos de contadores, que incluem contadores assíncronos, contadores síncronos, contadores de década assíncrona, contadores de década síncronos, contadores ascendentes e descendentes assíncronos. Além disso, quaisquer dúvidas sobre este assunto ou temporizadores e contadores no microcontrolador 8051 por favor, comente na seção de comentários abaixo.
