Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 5.3: Bộ đếm không đồng bộ (bộ đếm nối tiếp). Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung kiến thức gồm: bộ đếm không đồng bộ (nối tiếp); thiết kế bộ đếm không đồng bộ; bộ đếm nối tiếp thuận/nghịch; ưu, nhược điểm của đếm nối tiếp;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 5.3: Bộ đếm không đồng bộ (bộ đếm nối tiếp)
Bộ đếm không đồng bộ
(bộ đếm nối tiếp)
1
Bộ đếm không đồng bộ (nối tiếp)
▪ Cấu trúc: Bộ đếm không đồng bộ / bộ đếm nối tiếp
bao gồm nhiều TFF (hoặc JKFF thực hiện chức năng
của TFF) ghép nối tiếp với nhau – ngõ ra của FF đứng
trước đóng vai trò là xung Clock cho FF đứng sau
▪ Ngõ vào T=1 (nếu dùng JKFF thì J=K=1)
▪ Hoạt động theo bộ mã duy nhất 8421
▪ Bộ đếm nối tiếp chính là bộ chia tần số dùng TFF
▪ Phân loại
– Đếm nối tiếp đếm lên
– Đếm nối tiếp đếm xuống
– Đếm nối tiếp đếm Modulo M
– Đếm nối tiếp thuận nghịch 2
Thiết kế bộ đếm không đồng bộ
▪ Cách ghép nối: các TFF (hoặc JKFF thực hiện chức
năng TFF với J=K=1) mắc nối tiếp với nhau tùy thuộc
vào 1) tín hiệu xung Clock (Ck) và 2) hướng đếm,
tuân theo bảng sau đây
Ck tích cực Ck tích cực
sườn xuống sườn lên
Đếm lên Cki+1 = Qi Cki+1 = /Qi
(Đếm thuận)
Đếm xuống Cki+1 = /Qi Cki+1 = Qi
(Đếm nghịch)
/Qi =
3
Thiết kế bộ đếm không đồng bộ (tt)
▪ Số lượng FF cần sử dụng?
– Bộ đếm có N trạng thái → cần dùng
log2N TFF
với T=1 (hoặc JKFF đóng vai trò của TFF với J=K=1)
4
Ví dụ 1
▪ Thiết kế bộ đếm nối tiếp (đếm không đồng bộ) đếm
lên, đếm 4 (0, 1, 2, 3), sử dụng TFF có tín hiệu Ck
tích cực theo sườn xuống?
▪ Số lượng TFF cần dùng?
– Đếm 4 trạng thái phân biệt (0→3) cần dùng log24 = 2 TFF
▪ Cách ghép nối các TFF: vì đếm lên, sử dụng TFF có
tín hiệu xung clock Ck tích cực theo sườn xuống nên
cần ghép nối tiếp các TFF sao cho: Cki+1 = Qi
– Ck2 = Q1
– Ck1 nhận xung clock từ nguồn phát bên ngoài
▪ Các ngõ vào dữ liệu T1=T2=1 (nối lên mức logic 1)
5
Ví dụ về đếm không đồng bộ (tt)
▪ Sơ đồ mạch
▪ Tác dụng của tín hiệu Clr (Clear): tín hiệu vào tích
cực mức 0, dùng để xóa ngõ ra Q của FF về không
– Nếu Clr = 0 → Q = 0
6
Ví dụ về đếm không đồng bộ (tt)
▪ Giản đồ thời gian và bảng trạng thái hoạt động
7
Ví dụ 2
Thiết kế bộ đếm nối tiếp, đếm xuống, đếm 8 trạng thái
dùng JKFF có xung Ck tác động tích cực theo sườn
xuống. Lưu ý: trạng thái ban đầu của bộ đếm khi tín
hiệu Clr=0 thì các ngõ ra đều bị xóa về 0.
Mô phỏng mạch trên máy tính:
▪ CircuitMaker Simulation
▪ Proteus Simulation (nên sử dụng)
▪Mô tả mạch bằng Verilog HDL (hoặc VHDL) và mô
phỏng kiểm tra bằng ModelSIM
8
Ví dụ 3
Thiết kế bộ đếm nối tiếp, đếm lên, đếm 6 trạng thái
dùng TFF có xung Ck tác động theo sườn lên. (gợi ý:
xem bài giảng phần đếm modulo M).
11
Bộ đếm nối tiếp thuận/nghịch
▪ Đây là bộ đếm nối tiếp thực hiện chức năng vừa đếm
lên (đếm thuận), vừa đếm xuống (đếm nghịch)
▪ Cần có thêm 1 tín hiệu điều khiển chiều đếm
12
Ví dụ về đếm nối tiếp thuận nghịch
▪ Thiết kế bộ đếm nối tiếp, đếm thuận nghịch, đếm 8, sử dụng
JKFF có xung Ck tác động tích cực theo sườn lên?
▪ Giả thiết:
– Gọi X là tín hiệu điều khiển chiều đếm và quy ước: X=0 mạch đếm
lên, X=1 mạch đếm xuống.
– giả thiết các FF được xóa về 0 lúc ban đầu và tín hiệu xóa Clr tác động
tích cực theo mức 1.
▪ Yêu cầu:
– xác định số FF sử dụng
– xác định quy luật ghép nối các FF
– vẽ sơ đồ mạch thực hiện
– vẽ dạng sóng theo thời gian
13
Ưu, nhược điểm của đếm nối tiếp
▪ Ưu điểm: Đơn giản, dễ thiết kế
▪ Nhược điểm: Trễ truyền dẫn bị tích lũy → kết quả
đếm không đồng bộ với tín hiệu xung clock ở đầu
vào, nếu thời gian trễ tích lũy lớn hơn 1 chu kỳ tín
hiệu xung clock thì sẽ đếm sai
▪ Khắc phục: Sử dụng bộ đếm song song, kết quả đếm
xuất hiện đồng bộ với xung clock, thời gian trễ chỉ
bằng thời gian trễ của 1 FF, và các ưu điểm khác của
bộ đếm song song!
14
Các ví dụ khác về đếm nối tiếp
▪ Đếm lên, đếm 4, dùng TFF có Ck tích cực sườn lên
▪ Đếm xuống, đếm 4, TFF, Ck tích cực sườn xuống
▪ Đếm xuống, đếm 4, TFF, Ck tích cực sườn lên
▪ Đếm lên (xuống), đếm 8/16, TFF, Ck sườn xuống
▪ Đếm lên (xuống), đếm 8/16, TFF, Ck sườn lên
▪ Đếm lên (xuống) với JKFF (J=K=1): 8, 16
▪ Đếm Modulo M (dung lượng đếm khác 2n)
▪ Đếm nối tiếp thuận / nghịch
▪ ..v..v...
➔ SV tự đọc trong bài giảng!
15
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
