با پیشرفت تکنولوژی، ابزار های جدیدی برای راحتی بیشتر در انجام کارهای سخت ارائه شده است. یکی از این ابزار های مهم و کاربردی، شمارنده ها هستند. این دستگاه های شمارنده دیجیتال در تجهیزات و ابزار های مختلفی که در طول روز استفاده می کنیم نیز قرار داده شده اند.
در این مطلب از سایت آسونیک برای شما قصد داریم کاربرد شمارنده دیجیتال را شرح دهیم و بگوییم که این دستگاه ها در زندگی ما چه نقشی دارند.
شمارنده دیجیتال چیست؟
شمارنده یک مدار متوالی است که تعداد پالس های تولید شده توسط ورودی ساعت را شمارش می کند. شمارنده یکی از کاربردهای اصلی فلیپ فلاپ است. همچنین چندین نوع شمارنده دیجیتال وجود دارد.
مقدار شمارنده تعداد پالس های ساعت وارد شده به ورودی ساعت را نشان می دهد. هنگامی که پالس های ساعت به صورت فزاینده شمارش می شوند، آن را شمارنده فراخوانی می کنند. در شمارنده پایین، مقدار شمارش با رسیدن هر پالس ساعت یک عدد کاهش می یابد.
همانطور که بحث شد، یک شمارنده می تواند پالس ها را بشمارد و بنابراین یک شمارنده باینری n بیتی می تواند تا n بیت را بشمارد. شمارنده n بیتی دارای n تعداد فلیپ فلاپ و 2n حالت خروجی مجزا خواهد بود.
این مطالب را نیز مطالعه کنید!
به عنوان مثال، شمارنده 2 بیتی دارای 2 فلیپ فلاپ است و دارای 22 = 4 حالت متمایز می باشد (00، 01، 10، 11). به طور مشابه، شمارنده 3 بیتی دارای 3 فلیپ فلاپ و دارای 23 = 8 حالت متمایز (000، 001، 010، 011، 100، 101، 110، 111) است.
هر شمارنده باینری دارای حداکثر تعداد محدود است که با 2n – 1 داده می شود. برای مثال، یک شمارنده 3 بیتی می تواند حداکثر تعداد 23 – 1 = 7 داشته باشد (در باینری، معادل ‘111’ است).
پس از رسیدن به حداکثر تعداد یک شمارنده، شمارنده خود را برای ورودی پالس ساعت بعدی تنظیم مجدد می کند و دوباره شروع به شمارش می کند.
مجموع شمارش هایی که شمارنده شمارش می کند مدول شمارنده نامیده می شود. همچنین تعداد حالت های متمایزی است که یک شمارنده می تواند داشته باشد. به عنوان مثال شمارنده mod-3 دارای 8 حالت پایدار است و تعداد کل آن 8 است. نشان دهنده این است که مدول شمارنده 3 بیتی 8 است.
کاربرد شمارنده دیجیتال
مانند شیفت رجیسترها و دیگر مدارهای ترکیبی، قطعه مهم دیگری از الکترونیک دیجیتال وجود دارد که ما بیشتر از آن استفاده می کنیم. اینها شمارنده هستند. شمارنده ها نه تنها برای شمارش بلکه برای اندازه گیری فرکانس و زمان نیز استفاده می شوند.
شمارنده ها مدارهای ترتیبی سنکرون ویژه ای هستند که در آنها وضعیت شمارنده برابر با شمارشی است که فلیپ فلاپ ها در مدار نگه می دارند. شمارنده ها تعداد دفعاتی که یک رویداد رخ داده را محاسبه یا ثبت می کنند.
شمارنده ها اجزای سخت افزاری حیاتی هستند و به عنوان “مدار دیجیتالی که برای شمارش تعداد پالس ها استفاده می شود” تعریف می شوند. شمارنده ها برای ما به عنوان “تایمر” شناخته می شوند.
مدارهای شمارنده بهترین مثال برای کاربردهای فلیپ فلاپ هستند. شمارنده ها با گروه بندی فلیپ فلاپ ها با هم و اعمال یک سیگنال ساعت واحد به آنها طراحی می شوند. به عبارت ساده، شمارنده‌هایی هستند که دارای گروهی از عناصر ذخیره‌سازی مانند فلیپ فلاپ‌ها برای حفظ شمارش هستند.
شمارنده ها حالت هایی دارند. “mod” شمارنده نشان دهنده تعداد حالت های چرخه ای است که قبل از بازگرداندن شمارنده به حالت اولیه از آن عبور می کنند. به عنوان مثال، یک شمارنده باینری mod 8 دارای 8 حالت قابل شمارش است. آنها از 000 تا 111 متغیر هستند. بنابراین شمارنده mod 8 از 0 تا 7 به حساب می آید.
یک شمارنده باینری mod 4 دارای 4 حالت شمارش است، از 000 تا 011. بنابراین، شمارنده mod 4 از 0 تا 4 شمارش می کند. این بدان معناست که به طور کلی، یک شمارنده mod N می تواند دارای n تعداد فلیپ فلاپ باشد که در آن 2n = N می باشد .
شمارش به معنای افزایش یا کاهش مقادیر یک اپراتور با توجه به مقدار حالت قبلی آن است. بنابراین برای انجام عملیات ریاضی از هیچ وسیله ای به جز شمارنده استفاده نمی کنیم. ما نمی توانیم این عمل (شمارش) را با هیچ ابزار منطقی دیگری به جای شمارنده انجام دهیم.
مثال عملی شمارنده دیجیتال
ما در بسیاری از لوارم از شمارنده استفاده می کنیم. هر جا که با استفاده از شمارنده مواجه می شویم، در آنجا از شمارنده های سنکرون استفاده شده است.
فرض کنید در لوازم آشپزخانه خود از اجاق های مایکروویو استفاده می کنیم. به این صورت که مقداری دما را برای گرم کردن ماده غذایی که در آن نگهداری می شود تنظیم می کنیم. شمارنده داخلی افزایش یا کاهش دما و زمان را محاسبه می کند. اگر به دمای از پیش تنظیم شده برسد، از گرم شدن بیشتر و خراب شدن آن ماده غذایی جلوگیری می کند.
ماشین لباسشویی: ما از شمارنده در ماشین لباسشویی نیز استفاده می کنیم. مشابه عملیات شمارش در اجاق مایکروویو، شمارنده در ماشین لباسشویی زمانی را که ما آن را تنظیم کرده ایم، می شمارد.
هم در مایکروویو و هم در ماشین لباسشویی، دستگاه را روی زمان خاصی تنظیم می کنیم و هر ثانیه شروع به کاهش می کند. وقتی مقدار شمارنده صفر شد، کلید ON/OFF را فعال می کند. بنابراین عملکرد دستگاه توسط شمارنده ها کنترل می شود.
برخی از کاربردهای دیگر شمارنده ها: از شمارنده های دیجیتال در خیابان برای شمارش تعداد عبور مرور وسایل نقلیه و همچنین برای محاسبه تعداد افراد ورودی و خروجی از یک استادیوم یا سالن استفاده می کنیم. این شمارنده ها افراد را می شمارند. برای ورود هر فرد، مقدار شمارنده 1 افزایش می یابد، به همین ترتیب، به ازای هر خروج هر فرد، مقدار شمارنده 1 کاهش می یابد.
اهداف استفاده از شمارنده دیجیتال
شمارنده ها در الکترونیک دیجیتال برای اهداف شمارش استفاده می شوند، آنها می توانند رویدادهای خاصی را که در مدار اتفاق می افتد بشمارند. به عنوان مثال، در شمارنده UP یک شمارنده تعداد هر لبه بالارونده ساعت را افزایش می دهد
شمارنده ها نه تنها برای شمارش بلکه برای اندازه گیری فرکانس و زمان نیز استفاده می شوند. افزایش آدرس حافظه شمارنده ها مدارهای ترتیبی سنکرون ویژه ای هستند که در آنها، وضعیت شمارنده برابر با شمارشی است که فلیپ فلاپ ها در مدار نگه می دارند.
سخن پایانی
در این مقاله از سایت آسونیک ما کاربرد شمارنده دیجیتال را بررسی کردیم و گفتیم که این دستگاه ها در چه صنایع و بخش هایی استفاده می شوند.
اگر شما هم در زمینه شمارنده های دیجیتال اطلاعتی دارید می توانید برای کامل تر شدن این مقاله در بخش نظرات برای ما ارسال کنید.
