Introducción a los contadores: tipos de contadores

Introducción a los contadores: tipos de contadores

El contador es un dispositivo digital y la salida del contador incluye un estado predefinido basado en las aplicaciones de pulso de reloj. La salida del El contador se puede utilizar para cuente el número de pulsos. Generalmente, los contadores consisten en una disposición de flip-flop que puede ser contador síncrono o contador asíncrono. En el contador síncrono, solo se da un reloj i / p a todos los flip-flops, mientras que en el contador asíncrono, el o / p del flip flop es la señal del reloj del cercano. Las aplicaciones de el microcontrolador es necesario contar los eventos externos, como la generación de retardo de tiempo interno exacto y la frecuencia de los trenes de pulsos. Estos eventos se utilizan con frecuencia en sistemas digitales y computadoras. Ambos eventos se pueden ejecutar mediante técnicas de software, pero los bucles de software para contar no darán el resultado exacto. No se realizan funciones un poco más importantes. Estos problemas pueden corregirse mediante temporizadores y contadores en los microcontroladores que se utilizan como interrupciones.

Contadores

Contadores

Tipos de contadores

Los contadores se pueden clasificar en diferentes tipos según la forma en que se cronometran. Son




  • Contadores asincrónicos
  • Contadores síncronos
  • Contadores de décadas asíncronos
  • Contadores de décadas síncronos
  • Contadores ascendentes y descendentes asíncronos
  • Contadores ascendentes y descendentes síncronos

Para una mejor comprensión de este tipo de contadores, aquí discutimos algunos de los contadores.

Contadores asincrónicos

A continuación se muestra el diagrama de un contador asíncrono de 2 bits. El reloj exterior está conectado solo al reloj i / p del FF0 (primer flip-flop). Entonces, este FF cambia el estado en el borde decreciente de cada pulso de reloj, pero FF1 cambia solo cuando es activado por el borde decreciente de Q o / p de FF0. Debido al retardo de propagación integral a través de un FF, el cambio del pulso de reloj i / p y un cambio de Q o / p de FF0 nunca pueden ocurrir exactamente al mismo tiempo. Entonces, los FF no se pueden activar al mismo tiempo, generando una operación asincrónica.

Contadores asincrónicos

Contadores asincrónicos

Tenga en cuenta que, para mayor facilidad, los cambios de Q0, Q1 y CLK en el diagrama anterior se muestran como simultáneos, aunque se trata de un contador asíncrono. En realidad, hay un pequeño retraso debido a los cambios de Q0, Q1 y CLK.

Generalmente, todos los CLEAR i / ps están conectados entre sí, por lo que antes de que comience el conteo, un solo pulso puede borrar todos los FF. El pulso de reloj introducido en FF0 se ondula a través de los nuevos contadores después de los retrasos de propagación, como una ondulación en el agua, de ahí el término Contador de ondulaciones.


El diagrama de circuito del contador de ondulación de dos bits incluye cuatro estados diferentes, cada uno con un valor de recuento. Asimismo, un contador con n FF puede tener 2N estados. El número de estados en un contador se llama su número de mod. Por lo tanto, un contador de dos bits es un contador mod-4.

Contadores de décadas asíncronos

En el contador anterior tenemos 2n estados. Pero también son posibles contadores con estados inferiores a 2n. Estos están diseñados para tener el no. de estados en su serie. Se denominan secuencias abreviadas que se logran haciendo que el contador se recicle antes de pasar por todos sus estados. Un módulo común para los contadores con secuencia acortada es 10. Un contador con 10 estados en su serie se denomina contador de décadas. A continuación se muestra el circuito del contador de décadas implementado.

Diagrama de circuito del contador de décadas asincrónico

Diagrama de circuito del contador de décadas asincrónico

Cuando el contador cuente hasta diez, se borrarán todos los FF. Tenga en cuenta que solo Q1 y Q3 se utilizan para decodificar el conteo de 10, lo que se denomina decodificación parcial. Al mismo tiempo, uno de los otros estados del 0 al 9 tiene Q1 y Q3 será alto. La serie de la tabla de contadores de décadas se muestra a continuación.

Secuencia del contador de décadas

Secuencia del contador de décadas

Contadores ascendentes y descendentes asíncronos

En aplicaciones particulares, un contador debe poder contar tanto hacia arriba como hacia abajo. El siguiente circuito es un contador ascendente y descendente de tres bits, que cuenta hacia arriba o hacia abajo según el estado de la señal de control. Cuando UP i / p está en 1 y DOWN i / p está en 0, la puerta NAND entre FF0 y FF1 abrirá el o / p no invertido (Q) del flip flop (FF0) en el reloj i / p de flip flop (FF1). Del mismo modo, el o / p no invertido de Flip Flop1 se activará a través de la otra puerta NAND en el reloj i / p del flip-flop2. Por lo tanto, el contador contará hacia arriba.

Diagrama de circuito del contador ascendente-descendente asíncrono

Diagrama de circuito del contador ascendente-descendente asíncrono

Una vez que el control i / p (ARRIBA) está en 0 y ABAJO está en 1, las o / ps invertidas de flip-flop0 (FF0) y flip-flop1 (FF) se ingresan en el reloj i / ps de FF1 y FF2 por separado . Si los FF se cambian inicialmente a 0, el contador pasará por la siguiente serie a medida que se apliquen los pulsos i / p. Observe que un contador ascendente / descendente asíncrono es más lento que un contador ascendente / descendente debido a un retardo de propagación adicional introducido por las puertas NAND.

Secuencia del contador ascendente-descendente asincrónico

Secuencia del contador ascendente-descendente asincrónico

Contadores síncronos

En esto tipo de contadores , los CLK i / ps de todos los FF están conectados entre sí y son activados por los pulsos i / p. Entonces, todos los FF cambian de estado instantáneamente. El siguiente diagrama de circuito es un contador síncrono de tres bits. Las entradas J y K del flip-flop0 están conectadas a HIGH. El flip-flop 1 tiene su J & K i / ps conectado al o / p del flip-flop0 (FF0), y las entradas J y K del flip-flop2 (FF2) están conectadas al o / p de una puerta AND que es alimentado por el o / ps de flip-flop0 y flip-flop1. Cuando ambas salidas de FF0 y FF1 son ALTAS. El flanco positivo del cuarto pulso CLK hará que FF2 altere su estado debido a la puerta AND.

Diagrama de circuito del contador síncrono

Diagrama de circuito del contador síncrono

La serie de la tabla de contadores de tres bits se muestra a continuación. La principal ventaja de estos contadores es que no hay un retraso de tiempo creciente debido a que todos los FF se activan en paralelo. Por tanto, la frecuencia máxima de funcionamiento de este contador síncrono será considerablemente más alta que la del contador de ondulación equivalente.

Pulsos CLK de los contadores síncronos

Pulsos CLK de los contadores síncronos

Contadores de décadas síncronos

El contador síncrono cuenta de 0 a 9 de forma similar al contador asíncrono y luego vuelve a reciclar cero. Este proceso se realiza haciendo que los estados 1010 vuelvan al estado 0000. Esto se denomina secuencia truncada, que puede diseñarse mediante el circuito siguiente.

Diagrama de circuito del contador de décadas síncronas

Diagrama de circuito del contador de décadas síncronas

De la serie de la tabla de la izquierda, podemos observar que

  • Q0 ata en todos y cada pulso CLK
  • Q1 cambia en el siguiente pulso de reloj cada vez que Q0 = 1 & Q3 = 0.
  • Q2 cambia en el siguiente pulso de reloj cada vez que Q0 = Q1 = 1.
  • Q3 cambia en el siguiente pulso CLK cada vez que Q0 = 1, Q1 = 1 & Q2 = 1 (cuenta 7), o cuando Q0 = 1 & Q3 = 1 (cuenta 9).
Secuencia del contador de décadas síncrono

Secuencia del contador de décadas síncrono

Las características anteriores se emplean con el Y puerta o puerta O . El diagrama lógico de esto se muestra en el diagrama anterior.

Contadores ascendentes y descendentes síncronos

A continuación se muestran un contador ascendente-descendente síncrono de tres bits, una forma tabular y una serie. Este tipo de contador tiene un control up-down i / p similar al contador up-down asíncrono, que se utiliza para controlar la dirección del contador a través de una serie determinada.

Diagrama de circuito de contadores ascendentes y descendentes síncronos

Diagrama de circuito de contadores ascendentes y descendentes síncronos

La serie de la tabla muestra

  • Q0 ata en cada pulso CLK para ambas series arriba y abajo
  • Cuando Q0 = 1 para la serie ascendente, entonces el estado de Q1 cambia en el siguiente pulso CLK.
  • Cuando Q0 = 0 para la serie descendente, el estado de Q1 cambia en el siguiente pulso CLK.
  • Cuando Q0 = Q1 = 1 para la serie ascendente, entonces el estado de Q2 cambia en el siguiente pulso CLK.
  • Cuando Q0 = Q1 = 0 para la serie descendente, entonces el estado de Q2 cambia en el siguiente pulso CLK.
Secuencia de los contadores de décadas síncronos

Secuencia de los contadores de décadas síncronos

Las características anteriores se emplean con la puerta Y, la puerta O y la puerta NO. El diagrama lógico de esto se muestra en el diagrama anterior.

Aplicaciones de contadores

Las aplicaciones de los contadores involucran principalmente en relojes digitales y en multiplexación. El mejor ejemplo del contador es paralelo a la lógica de conversión de datos en serie que se analiza a continuación.

Un conjunto de bits que funcionan simultáneamente en líneas paralelas se denomina datos paralelos. Un conjunto de bits que funcionan en una sola línea en una serie de tiempo se denomina datos en serie. La conversión de datos en paralelo a serie se realiza normalmente mediante el uso de un contador para obtener una serie binaria de datos, seleccione i / ps de un MUX, como se explica en el circuito a continuación.

Conversión de datos en paralelo a serie

Conversión de datos en paralelo a serie

En el circuito anterior, el contador módulo 8 consta de Q o / ps, que están conectados a los datos, seleccione i / ps de un MUX de 8 bits . El primer grupo de 8 bits de datos en paralelo se aplica a las entradas del MUX. A medida que el contador pasa por una serie binaria de 0 a 7, cada bit comienza con D0, se selecciona en serie y se pasa a través del MUX a la línea o / p. Después de pulsos 8-CLK, el byte de datos se ha cambiado a un formato de serie y se envía a través de la línea de transmisión. Luego, el contador vuelve a procesar a 0 y cambia otro byte paralelo en serie nuevamente en el proceso similar.

Por lo tanto, se trata de contadores y tipos de contadores, que incluyen contadores asíncronos, contadores síncronos, contadores de décadas asíncronos, contadores de décadas síncronos, contadores ascendentes y descendentes asíncronos y contadores ascendentes y descendentes síncronos. Además, cualquier duda sobre este tema o temporizadores y contadores en microcontrolador 8051 por favor comente en la sección de comentarios a continuación.