Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Tìm hiểu về mạch đếm. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
Trang 1
Bài 4: MẠCH ĐẾM
Được tạo thành từ sự kết hợp
các FF mạch có 1 ngõ cho tín hiệu xung clock vào và nhiều ngõ ra
Các ngõ ra này thường là ngõ
Q của các FF vì Q có một trong hai trạng thái 0 và 1 nên sự sắp xếp các ngõ ra này cho phép ta trình bày kết quả dưới dạng chuỗi số nhị phân n bit với n là số FF và bít là đơn vị của FF
I. Đại cương
Trang 2
Vậy điều kiện để một
mạch trở thành mạch đếm là nó phải có các trạng thái khác nhau mỗi lần có xung clock vào và số trạng thái tối đa đếm được gọi là dung lượng mạch đếm 2n.
Khi đã đạt đến trạng thái
tối đa nếu tiếp tục kích thích mạch thì mạch sẽ trở về trạng thái ban đầu ta nói mạch đếm có tính tuần hoàn.
Trang 3
MẠCH ĐẾM
n ngõ ra
Có nhiều cách kết hợp các
FF, nên cũng có nhiều loại mạch đếm, ta chỉ đưa ra làm 2 loại mạch cơ bản là mạch đếm nhị phân và mạch đếm Modulo
M và trong mỗi loại ta có 2 phương pháp kích thích đồng bộ và không đồng bộ.
Trang 4
II. Mạch đếm nhị phân
1. Phương pháp không đồng bộ
CL
CL
J CK K
QA
QA
J CK
QB
QB
K
J CK
QC
QC
K
1
1 0
0
CK
1 0
0
QA 1
0
1
QB
1 0
QC
CK
Trang 5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0 0 0 1 1 1 1 0
0 0 1 1 0 0 1 1 0
0 1 0 1 0 1 0 1 0
Ta dùng 3 FF dưới dạng FF J-K mắc theo phương pháp không đồng bộ như hình vẽ quan sát bảng trạng thái ta thấy rằng bảng trạng thái là số nhị phân tăng dần có 8 trạng thái với 8 = 2 3 và 3 là số FF, vì mạch đếm tăng dần nên gọi là mạch đếm lên
Trang 6
Thay vì lấy ngõ ra Q nối với FF phía sau, ta có thể lấy ngõ ra nối với
FF phía sau, lúc đó ta thực hiện được mạch đếm xuống.
Q
CL CL
J CK K
QA
QA
J CK
QB
QB
K
J CK
QC
QC
K
1
1
0
0
CK
1
0
0
QA 1
0
1
QB
1
0
QC
CK
Trang 7
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 1 1 1 0 0 0 0
0 1 1 0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 1 0 1 0
cổng logic
hiện mạch
hay xuống.
Trang 8
1
CLK
Q
Q
CLK
Q
Q
CLK
Q
Q
QC
QB
QA
Up/down
CL
1: đếm lên; 0: đếm
xuống
Thí dụ: IC đếm không đồng bộ: IC TTL 7490 (thập giai BCD), 7492 (chi cho 12), 7493 (hai nhi phân 4 bit) IC CMOS 4040 (nhị phân 12 bit), 4024 (nhị phân 7 bit)
Trang 9
2. Phương pháp đồng bộ
QA thay đổi trạng thái khi có
cạnh xuống của xung clock nên
TA được giữ ở cao: TA = 1 (hoặc
TA = CK)
QB thay đổi trạng thái khi có
xung clock nếu QA = 1, nên TB được nối đến QA: TB = QA
QC thay đổi trạng thái khi có
xung clock nếu có cả QA và QB =
1, nên TC là cổng AND với 2 ngõ vào là QA và QB: TC = QAQB
= TBQA.
Trong hình vẽ, các ngõ vào J, K của FF được nối chung thành ngõ vào T Nhìn vào bảng sự thật của mạch đếm nhị phân bất đồng bộ, ta thấy:
Trang 10
J CLK
TA
CLK
TB
CLK
TC
Q
1
CK
Thí dụ: IC đếm đồng bộ 74190 (đếm lên/xuống thập giai, Preset bất đồng bộ, không có Clear),
74192 (đếm lên/xuống thập giai, Preset và Clear bất đồng bộ),
74193 (đếm lên xuống 4 bit, Preset và Clear bất đồng bộ)
Trang 11
III. Mạch đếm Modulo M
cho một trạng thái xác định trước, sau M xung CK, mạch trở về trạng thái ban đầu.
phải chọn n nhỏ
Trang 12
Sau khi xác định được M ta đi tìm
số n-FF sao cho 2n > M với n nhỏ nhất
Với n-FF ta có tối đa 2n trạng
thái nhưng chỉ sử dụng có M trạng thái nên bỏ đi 2n- M trạng thái
Để bỏ đi 2n- M trạng thái ta
dùng phương pháp hồi tiếp từ ngõ ra FF cuối về ngõ vào FF đầu ( đồng bộ và trực tiếp )
Ví dụ: M = 3, cần 2 FF
Để thực hiện mạch đếm Modulo M
ta có 1 số nguyên tắc sau:
Trang 13
J
3
CLK
1
K
2
J
11
CLK
13
K
12
Q
CK QB QA
0 1 2 3
0 0 1 0
0 1 0 0
M = 3, duøng 2
FF
M = 5, duøng 3
0 1 2 3 4 5
0 0 0 0 1 0
0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 0
J
3
CLK
1
K
2
J
11
CLK
13
K
12
Q
J
11
CLK
13
K
12
Q
1
Trang 14
Dùng mạch nhị phân không đồng
bộ lấy trạng thái cuối hồi tiếp về ngõ điều khiển trực tiếp.
M = 7
J
3
CLK
1
K
2
Q 5
J
11
CLK
13
K
12
Q 9
J
11
CLK
13
K
12
Q 9
Clear
CK
0 1 2 3 4 5 6 7
0 0 0 0 1 0 1 0
0 0 1 1 0 0 1 0
0 1 0 1 0 1 0 0
Thực hiện mạch đếm Modulo lớn
ta ráp nhiều mạch Modulo nhỏ
Thực hiện mạch đếm Modulo nhỏ
ta dùng IC đếm Modulo lớn.
Trang 15
IC 74LS90
CLKA
14
CLKB
R01
2
R02
3
R91
6
R92
7
74LS90
CLKB
1 QB
CLKA
14 QA
R0 1
R0 2
R9 1
R9 2
1 0 0 0 x x
1 x x x 0 0
0 1 x 0 0 x
x 1 0 x x 0
0 1
0 0
0 0
0 1
Trang 16
Mạch đếm 5x2 : mạch 2 trước, mạch
5 sau
CLKB
1 QB
CLKA
14 QA
1
0
0
QA 1
0
1
QB
1
0
QC
CK
1
0
QD