Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8
description
Transcript of Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8
![Page 1: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/1.jpg)
ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ
ΚΕΦ 8
![Page 2: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/2.jpg)
l 8.1 Εισαγωγήl 8.2 Βασικές έννοιες.l 8.3 Ασύγχρονοι απαριθμητές.
• 8.3.1 Δυαδικός• 8.3.2 Δυαδικός με το Ο.Κ. 74293.• 8.3.3 BCD• 8.3.4 BCD με το Ο.Κ. 7490
l 8.4 Σύγχρονοι δυαδικοί απαριθμητές.• 8.4.1 Προς τα πάνω.• 8.4.2 Προς τα κάτω.• 8.4.3 Αμφίδρομοι.• 8.4.4 Με το Ο.Κ 74193.
l 8.5 Απαριθμητές modulo N.• 8.5.1 Η έννοια του modulo.• 8.5.2 Αλλαγή του modulo.
l 8.6 Διαίρεση συχνότητας.
![Page 3: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/3.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
3
8.1 Εισαγωγή
l Οι απαριθμητές είναι ακολουθιακά κυκλώματα πουμπορούν να μετρήσουν τον αριθμό των παλμώνπου φτάνουν στην είσοδο του ρολογιού τους.Έχουν μία μόνο είσοδο (ρολόι).
l Η καταμέτρηση γίνεται στο δυαδικό σύστημα(δυαδικοί απαριθμητές – binary counters).
l Είτε στο δεκαδικό σύστημα (δεκαδικοί απαριθμητές– Binary Coded Decimal BCD counters)
![Page 4: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/4.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
4
8.1 Εισαγωγή - εφαρμογές
l Απαρίθμηση αριθμού παλμών.l Παρακολούθηση της προόδου μίαςδιεργασίας.
l Μέτρηση : συχνότητας, ταχύτητας,απόστασης, κλπ.
l Απαρίθμηση εντολών ενός προγράμματος.l Κ.λ.π.
![Page 5: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/5.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
5
8.2 Βασικές έννοιες
l Ασύγχρονοι απαριθμητές. Οι είσοδοιρολογιού των flip flop δεν είναι κοινές, αλλάοδηγούνται από την έξοδο τουπροηγούμενου flip flop, τα flip flop δεναλλάζουν ταυτόχρονα αλλά σαν κυμάτωση.
l Σύγχρονοι απαριθμητές. Οι είσοδοιρολογιού των flip flop είναι κοινές (και η κοινήαυτή είσοδος ονομάζεται είσοδος ρολογιούτου απαριθμητή), όλα τα flip flop αλλάζουνταυτόχρονα.
![Page 6: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/6.jpg)
8.3 Ασύγχρονοι απαριθμητές.8.3.1 Δυαδικός απαριθμητής.
![Page 7: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/7.jpg)
8.3 Ασύγχρονοι απαριθμητές.8.3.1 Δυαδικός απαριθμητής.
1248
![Page 8: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/8.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
8
8.3 Ασύγχρονοι απαριθμητές.8.3.1 Δυαδικός απαριθμητής.
l Οι παλμοί του ρολογιού που θααπαριθμηθούν δεν πρέπει αναγκαστικάνα έχουν σταθερή συχνότητα ήισοδύναμα περίοδο. Ανάλογα με τηνεφαρμογή μπορούν να μεταβάλλονταιστον χρόνο.
l Απαρίθμηση χιλιομέτρων.
![Page 9: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/9.jpg)
8.3.2 Ασύγχρονος δυαδικόςαπαριθμητής 74293
•Τα QA (LSB),QB,QC,QD (MSB) είναιοι έξοδοι του απαριθμητή.
•VCC = η τάση +5 v.
•GND = η γείωση.
•CKA,CKB = τα ρολόγια.
•R01,R02 = είσοδοι ελέγχου (clear).
•NC = Non Connected δεν συνδέεται.
Για να λειτουργήσει ως δυαδικός απαριθμητής θα πρέπει νασυνδεθούν το QA με το CKB
![Page 10: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/10.jpg)
8.3.2 Ασύγχρονος δυαδικόςαπαριθμητής 74293
![Page 11: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/11.jpg)
8.3.3 Ασύγχρονος BCDαπαριθμητής
011101110100YBA
A B
Y
![Page 12: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/12.jpg)
8.3.3 Ασύγχρονος BCD απαριθμητής
1248
11
(ΣΕΛ 48 ΚΩΔΙΚΑΣ BCD)
Ο κώδικας BCD είναιδυαδικός κώδικας πουχρησιμοποιείται για τηνκωδικοποίηση των 10ψηφίων του δεκαδικού.
Binary Coded Decimal(δυαδικάκωδικοποιημένοδεκαδικό).
Το 10 δεν πρέπει ναεμφανιστεί.
![Page 13: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/13.jpg)
8.3.4 Ασύγχρονος δυαδικόςαπαριθμητής 7490•Τα QA (LSB),QB,QC,QD (MSB) είναιοι έξοδοι του απαριθμητή.
•VCC = η τάση +5 v.
•GND = η γείωση.
•CKA,CKB = τα ρολόγια.
•R01,R02,R91,R92 = είσοδοι ελέγχου.
•NC = Non Connected δεν συνδέεται.
Για να λειτουργήσει ως απαριθμητής θα πρέπει να συνδεθούντο QA με το CKB. Το CKA είναι η είσοδος ρολογιού τουαπαριθμητή. Επίσης ΔΥΟ από τις εισόδους ελέγχου θα πρέπεινα είναι «0»
![Page 14: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/14.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
14
8.3.4 Ασύγχρονος δυαδικόςαπαριθμητής 7490
![Page 15: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/15.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
15
8.4 Σύγχρονοι δυαδικοίαπαριθμητές.
l Οι παλμοί του ρολογιού εφαρμόζονταιστις εισόδους ρολογιού CP όλων των flipflops του απαριθμητή παράλληλα.
l Τα flip flop που χρησιμοποιούνται θαπρέπει να αντιστρέφουν την κατάστασήτους όταν οι είσοδοι τους βρίσκονται σεμία συγκεκριμένη κατάσταση.
l J-K.l Τ.
![Page 16: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/16.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
16
8.4.1 Προς τα πάνω. UpCounters. Αύξοντες.
l Με κάθε παλμό ρολογιού το περιεχόμενοτου απαριθμητή αυξάνετε κατά μίαμονάδα.
l Για να μπορέσει να δουλέψει (επειδή τοκάθε flip flop παίρνει το δικό του ρολόι)θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε πύλεςγια να ελέγξουμε τις εισόδους των flipflop.
![Page 17: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/17.jpg)
8.4.1 Προς τα πάνω. UpCounters. Αύξοντες.
![Page 18: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/18.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
18
8.4.2 Προς τα κάτω. downCounters. Φθίνων.
l Με κάθε παλμό ρολογιού το περιεχόμενοτου απαριθμητή ελαττώνετε κατά μίαμονάδα.
l Η ακολουθία μέτρησης προς τα κάτωείναι συμπληρωματική της προς ταεπάνω, άρα μπορούμε ναχρησιμοποιήσουμε τις συμπληρωματικέςεξόδους των flip flop.
![Page 19: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/19.jpg)
8.4.2 Προς τα κάτω. downCounters. φθίνων.
![Page 20: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/20.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
20
8.4.3 Αμφίδρομοι απαριθμητές.Up/Down counter
l Μέσω πυλών AND και OR μπορούμε ναεπιλέξουμε εάν ο απαριθμητής θα είναιαύξων ή φθίνον.
l Μπορούμε να κάνουμε την επιλογήμέσω μίας εισόδου ελέγχου.
l Όταν είναι «1» μετράει προς τα επάνωκαι όταν είναι «0» προς τα κάτω.
![Page 21: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/21.jpg)
8.4.3 Αμφίδρομοι απαριθμητές.Up/Down counter
![Page 22: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/22.jpg)
8.4.4 Απαριθμητής με το Ο.Κ. 74193U2
74193N
A15B1C10D9
UP5
QA 3QB 2QC 6QD 7
DOWN4
~LOAD11 ~BO 13~CO 12CLR14
l Υπάρχουν δύο είσοδοι ρολογιούUP / DOWN.
l Μπορεί να προγραμματίζεται ναξεκινά από μία συγκεκριμένηκατάσταση από τα A,B,C,D. Όταν ηείσοδος LOAD είναι «0». Ηλειτουργία αυτή είναι ασύγχρονηκαι ονομάζεται παράλληληφόρτωση (Parallel Load).
l Το CLEAR ενεργοποιείτε με «1».l Οι έξοδοι είναι τα QA
(LSB),QB,QC,QD (MSB).l Το CARRY (CO) και το BORROW
(BO) χρησιμοποιούνται για νασυνδεθούν και άλλα ΟΚ.
![Page 23: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/23.jpg)
8.4.4 Απαριθμητής με τοΟ.Κ. 74193
XFG1
J1
Ke y = Z
J2
Ke y = D
J3
Ke y = C
J4
Ke y = B
J5
Ke y = AJ6
Ke y = LLOAD
V CC
5V
J7
Ke y = S pa ceCLEAR
QA LSBQBQCQD M SB
U2
74LS193D
A15B1C10D9
UP5
QA 3QB 2QC 6QD 7
DOWN4
~LOAD11 ~BO 13~CO 12CLR14
ca rry
XSC1
A B
E xt T rig+
+
_
_ + _
![Page 24: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/24.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
24
8.5 Απαριθμητές MODULO N8.5.1 Η έννοια του modulo.
l Ένας απαριθμητής modulo N απαριθμεί Ν παλμούςρολογιού (η ακολουθία μέτρησης είναι από 0 έως Ν-1).
l Δυαδικός απαριθμητής των 4 bits απαριθμεί 16παλμούς δηλαδή από 0 έως 15.
l Ο BCD απαριθμεί 10 παλμούς δηλαδή από 0 έως9.
l Με Μ flip flops μπορούμε να κατασκευάσουμεέναν απαριθμητήmodulo Ν με Ν<= 2Μ
![Page 25: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/25.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
25
8.5 Απαριθμητές MODULO N8.5.1 Η έννοια του modulo.
l Παράδειγμα : έχουμε τρία flip flops.lΜπορούμε να κατασκευάσουμε έναναπαριθμητή modulo :
l Ν<=23=8 ή 7 ή 6 ή 5.l Για modulo 4 θα είχαμε 2 flip flop.l Ν<=22=4.
![Page 26: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/26.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
26
8.5.2 Αλλαγή του modulo
l Για να κατασκευάσουμε έναν προς τα πάνωαπαριθμητή modulo 5 χρησιμοποιούμε έναν modulo8 και με μια πύλη NAND τριών εισόδων ελέγχουμετις εισόδους CLEAR των flip flop.
l Για να αλλάξουμε το modulo θα πρέπει να πάρουμετις εξόδους Q1,Q2,Q3 και να τις οδηγήσουμε στηνπύλη. Όταν ο απαριθμητής θα φτάσει στο 5(δεκαδικό) δηλαδή 101 τότε θα πρέπει να μηδενιστήμέσω των clear.
![Page 27: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/27.jpg)
8.5.2 Αλλαγή του modulo
![Page 28: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/28.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
28
8.5.2 Αλλαγή του modulo με το74193
XFG1
J1
Key = Z QA LSBQBQCQD MSB
U2
74LS193D
A15B1C10D9
UP5
QA 3QB 2QC 6QD 7
DOWN4
~LOAD11 ~BO 13~CO 12CLR14
carry
U3A
74LS00D
![Page 29: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/29.jpg)
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
29
8.6 Διαίρεση συχνότητας.l Μία άλλη συνηθισμένη εφαρμογή τωναπαριθμητών είναι η διαίρεση μίαςσυχνότητας με στόχο την παραγωγήυποπολλαπλάσιων της.
l Αν η συχνότητα του ρολογιού τουπρώτου flip flop είναι f τότε η έξοδος τουθα είναι f/2, η έξοδος του δεύτερου flipflop θα είναι f/4, η έξοδος του τρίτου flipflop θα είναι f/8 κ.ο.κ.
![Page 30: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 8](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022102621/5597d4c91a28ab8f098b46ad/html5/thumbnails/30.jpg)
8.6 Διαίρεση συχνότητας.
Τ
Τ