Os contadores são circuitos sequenciais cuja função é contar o pulso, a frequência e o tempo do sinal usando um único sinal de relógio. É um componente importante de eletrônica digital já que dispositivos eletrônicos inteiros funcionam em contadores. Eles são projetados pelo agrupamento de um conjunto (semelhante ou diferente) de flip-flops. Os contadores operam em diferentes modos de módulos, que são representados pelo número de estados do ciclo. Existem dois tipos de contadores , eles são contadores síncronos e assíncronos. O contador síncrono opera com base no sinal de relógio de entrada e o contador assíncrono é independente do sinal de relógio de entrada. O contador síncrono é um registro de deslocamento contador que é ainda classificado como um contador de anel do tipo e torcido.
O que é contador de anel?
Definição: Um contador de anel também é conhecido como SISO ( serial in serial out ) contador de registro de deslocamento, onde a saída do flip-flop é conectada à entrada do flip-flop que atua como um contador de anel. O projeto do contador de anel pode ser feito usando quatro D-flip-flops com um sinal de clock comum e a entrada de substituição pode ser conectada para predefinir e limpar.
diagrama de blocos do contador de anéis
No diagrama acima,
1). O número de estados usados é 4 (onde nenhum de estados = nenhum de flip-flops usados).
2). Pre-set ou Clear: A principal função disso é se o sinal do clock de entrada muda, então o valor de saída também é alterado.
As conexões são feitas da seguinte forma
- Uma entrada é conectada ao primeiro flip-flop ff0-Q0,
- Outra entrada é conectada ao CLR dos outros três flip-flops como ff1, ff2, ff3.
Teoria de Trabalho
Por exemplo, vamos tomar uma condição em que pré-definido = '0000', então as saídas obtidas em cada flip-flop são as seguintes. Para FF0, a saída em Q0 é ‘1’, enquanto em outros flipflops como ff, ff2, ff3 (que são conectados para limpar onde CLR = 0) as saídas obtidas em Q1 = Q2 = Q3 = ’0 ′. Isso pode ser entendido seguindo a tabela verdade e suas formas de onda de saída obtidas quando executado usando o código Verilog HDL em Software Xilinx.
Mesa da Verdade
OU | CLK | Q0 | T1 | Q2 | 3º T |
Pulso baixo | X | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
Onde
Entradas = ORI e CLK
X = Clock pode ser uma borda positiva ou negativa
Saídas = Q0, Q1, Q2, Q3.
Na tabela, podemos observar que '1' é deslocado diagonalmente de Q0 para Q3 e novamente mudará de volta para 'Q0'. Portanto, isso mostra que funciona como um contador de anéis.
Programa Verilog HDL para contador de anel
módulo dff (q, d, c)
saída q
entrada d, c
reg q
inicial
q = 1’b1
sempre @ (posedge c)
q = d
módulo final
módulo dff1 (q, d, clk)
saída q
input d, clk
reg q
inicial
q = 1’b0
sempre @ (clk posedge)
q = d
módulo final
anel do módulo (q, clk)
inout [3: 0] q
entrada clk
dff u1 (q [0], q [3], clk)
dff1 u2 (q [1], q [0], clk)
dff1 u3 (q [2], q [1], clk)
dff1 u4 (q [3], q [2], clk)
módulo final
Diagrama de tempo do contador de toque
O diagrama de tempo do contador de anéis é mostrado abaixo.
diagrama de tempo do contador de anel
Classificação de contadores de anel
Os contadores de anel são classificados em dois,
Tipo reto
O nome alternativo de um tipo direto é 'um contador ativo', onde a saída do flip-flop final é dada como um feedback para a entrada do flip-flop inicial. Onde o dígito binário 0/1 é circulado em forma de anel. São usados dois sinais de controle predefinidos (PR) e o sinal de relógio (CLK). Onde PR é conectado a FF 0 e CLR é fornecido a FF3. A seguir está o diagrama de blocos do contador de anel direto de 4 estágios.
contador linear
Tabela da verdade do contador do tipo anel reto
tabela de verdade do tipo direto
Diagrama de tempo do tipo reto
diagrama de tempo de tipo direto
Tipo Torcido
O nome alternativo do tipo torcido é switch tail / walking / tipo contador Johnson. A saída complementada do flip-flop final é feedback para a entrada do flip-flop inicial. Onde o fluxo de 1 e 0 flui em forma de anel. O contador do tipo torcido usa dois sinais de controle como CLK e ORI. Onde CLK e ORI são comuns a todos os quatro flip-flops. A seguir está o diagrama de blocos de um contador de anel torcido de 4 estágios.
Tabela da verdade do tipo torcida
OU | CLK | Q0 | T1 | Q2 | 3º T |
Pulso baixo | X | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Diagrama de tempo do tipo torcido
O diagrama de tempo do tipo trançado é mostrado abaixo.
diagrama de tempo do tipo johnson
Diferença entre contador de tipo de anel e contador de tipo Johnson
A seguir está a comparação entre contador de anel e contador Johnson
Contador de anéis | Johnson Counter |
| A saída do último flipflop é fornecida como entrada para o flip-flop inicial. | A saída do último flip-flop é complementada e fornecida como entrada para o flip-flop inicial. |
| Número de estados = Número de flip-flops usados | Se o número 'n' de flip-flops for usado, o número '2n' de estados é necessário. |
| Entrada frequência = n | Frequência de entrada = f |
| Frequência de saída = f / n | Frequência de saída = f / 2n |
| Total de estados não utilizados = (2n- n) | Total de estados não utilizados = (2n- 2n) |
Vantagens
As vantagens são
Desvantagens
As desvantagens são
- Dos 15 estados, 4 estados são usados
- Não autoiniciador.
Formulários
A seguir estão os aplicativos
- Contador de freqüência
- ADC
- Relógios digitais
- Medir temporizadores e taxa, etc.
FAQ's
1). Quantos estados existem no contador de anel de 10 bits?
10 estados são usados no contador de anel de 10 bits.
2). Qual é o contador assíncrono?
Um contador assíncrono opera de forma assíncrona, isto é, é independente do pulso de clock. Possui 2n - 1 estados.
3). O que é um mod de um contador?
Outro nome para um contador de mod é o contador Modulus. É definido como o número de estados em um contador.
4). O que você quer dizer com contador de Johnson?
O contador de Johnson é um tipo de contador de anel, onde a saída do último flip-flop é complementada e realimentada para a entrada do primeiro flip-flop. O número de estados usados é 2n.
5). O que é um contador de divisão por N?
Dividido por N contador significa a divisão da frequência do relógio de entrada por N.
6). O que você quer dizer com registrador de deslocamento SISO?
Um registrador SISOshift é uma entrada serial de saída do registrador, onde os dados de entrada e saída são processados serialmente um após o outro e o resultado é armazenado no registrador.
Por isso, um contador é um componente importante dos elétrons digitais. Eles são classificados como contadores síncronos (tipo anel e tipo trançado) e assíncronos. Portanto, esta é uma visão geral de um contador de anéis que usa dois sinais de controle, relógio e pré-configurado. Com base nesses sinais, eles operam em formato de anel, por isso são chamados de contador de anéis e são classificados como retos e torcidos. Onde cada contador tem seu próprio design, vantagens e desvantagens.
