شمارنده دیجیتال جزء مهم ترین ابزار های مورد نیاز در صنعت است. این دستگاه های پر کاربرد برای شمارش مقادیر مختلف مانند سرعت، شدت، تعداد دفعات و … استفاده می شوند.
طرز کار شمارنده های مختلف با وجود کارایی آن ها تا حدودی شبیه هم هستند. در این مطلب از آسونیک می خواهیم بدانیم شمارنده های دیجیتال چگونه کار می کنند.
علاوه بر شمارش، شمارنده ها نیز برای اندازه گیری فرکانس و زمان استفاده می شوند. شمارنده ها در حال حاضر در بسیاری از کاربردها مانند فرکانس شمار، ساعت های دیجیتال، مبدل های آنالوگ به دیجیتال، مدارهای تقسیم کننده فرکانس و تایمرهای دستگاه های الکترونیکی استفاده می شوند.
ما همچنین می توانیم اینها را در داخل وسایل الکترونیکی که در خانه استفاده می کنیم پیدا کنیم. اجاق‌های مایکروویو و ماشین‌های لباسشویی از شمارنده برای پیگیری زمان سپری شده استفاده می‌کنند. شمارنده ها همچنین در شمارش افراد ورودی و خروجی به استادیوم یا سالن نمایش استفاده می شوند.
انواع مختلفی از شمارنده ها برای کاربردهای مختلف وجود دارد. دو نوع متداول، شمارنده های سنکرون و شمارنده های ناهمزمان هستند.
مطالب پیشنهادی
شمارنده ها چگونه کار می کنند؟
برای شمارنده های سنکرون، ورودی ساعت در تمام فلیپ فلاپ ها از یک منبع استفاده می کند و سیگنال ساعت یکسانی را در همان زمان ایجاد می کند. یک شمارنده همزمان 4 بیتی بالا می تواند از 0 و افزایش یا شمارش به سمت بالا تا 15 بشمارد و پس از تنظیم مجدد، چرخه شمارش جدیدی را شروع کند. هیچ تأخیر انتشار در این شمارنده وجود ندارد زیرا، دوباره، همه فلیپ فلاپ‌ها در اینجا در منبع ساعت موازی هستند. ساعت همه شمارنده ها را همزمان فعال می کند.
برخی از کاربردهای شمارنده سنکرون عبارتند از: ساعت دیجیتال، ساعت دیجیتال، سیستم هشدار، ژنراتور پالس، کنترل حرکت ماشین و غیره.
برای شمارنده‌های ناهمزمان، از آنجایی که شمارش به سیگنال ساعت بستگی دارد، بیت‌های تغییر وضعیت به عنوان سیگنال ساعت به فلیپ فلاپ‌های بعدی ارائه می‌شوند. فلیپ فلاپ ها به صورت سریالی به هم متصل می شوند. پالس ساعت از میان شمارنده موج می زند.
شمارنده های سنکرون
شمارنده های سنکرون شمارنده هایی هستند که از سیگنال ساعت برای تغییر انتقال خود استفاده می کنند. این بدان معنی است که شمارنده های همزمان برای تغییر مقادیر حالت به ورودی ساعت بستگی دارند.
فلیپ فلاپ‌ها که مدارهای الکترونیکی هستند که برای ذخیره داده‌های باینری استفاده می‌شوند، در شمارنده‌های سنکرون با همان سیگنال ساعت راه‌اندازی می‌شوند.
شمارنده های سنکرون از نظر طراحی بسیار ساده هستند. همه فلیپ فلاپ ها به هم متصل هستند و توسط یک سیگنال ساعت هدایت می شوند. خروجی وضعیت فلیپ فلاپ قبلی تغییر وضعیت فلیپ فلاپ بعدی را تعیین می کند.
از آنجایی که فلیپ فلاپ ها به صورت همزمان کار می کنند، شمارنده های سنکرون نیازی به تنظیم ندارند. تعداد مورد نیاز گیت منطقی برای پیاده سازی شمارنده های سنکرون وجود دارد و عملیات سریع است.
برخلاف شمارنده ناهمزمان، شمارنده سنکرون دارای یک ساعت جهانی است که هر فلیپ فلاپ را به حرکت در می آورد، بنابراین خروجی به صورت موازی تغییر می کند. مزیت شمارنده های سنکرون نسبت به شمارنده های ناهمزمان این است که می تواند در فرکانس بالاتری کار کند زیرا تاخیر تجمعی از ساعت ندارد.
فلیپ فلاپ چیست؟
فلیپ فلاپ به این صورت تعریف می شود که فلیپ فلاپ توانایی جابجایی یا جابجایی بین دو حالت مختلف خود، “حالت تعویض” و “حالت حافظه” را دارد. از آنجایی که تنها دو حالت وجود دارد، فلیپ فلاپ نوع T برای استفاده در تقسیم فرکانس و طراحی شمارنده باینری ایده آل است.
شمارشگرهای موج دار باینری را می توان با استفاده از فلیپ فلاپ های “Toggle” یا “T-type T” به یک قسمت خروجی متصل هستند. فلیپ فلاپ‌های ضامن برای ساخت شمارنده‌های موج‌دار ایده‌آل هستند زیرا از یک حالت به حالت دیگر (بالا به پایین یا کم به بالا) در هر سیکل ساعت تغییر می‌کنند، بنابراین مدارهای تقسیم‌کننده فرکانس ساده و شمارشگر امواج را می‌توان با استفاده از نوع T استاندارد ساخت.
اگر دو فلیپ فلاپ نوع T را به صورت سری به هم وصل کنیم، فرکانس ورودی اولیه با فلیپ فلاپ اول ( ƒ ÷ 2 ) “تقسیم بر دو” و سپس دوباره با “تقسیم بر دو” خواهد شد. فلیپ فلاپ دوم ( ƒ ÷ 2 ) ÷ 2، یک فرکانس خروجی را می دهد که به طور موثر چهار بار تقسیم شده است، سپس فرکانس خروجی آن یک چهارم (25٪) فرکانس ساعت اولیه می شود (ƒ ÷ 4).
جمع بندی
در این مقاله ما کارکرد شمارنده های دیجیتال را بررسی کردیم و موارد مرتبط با آنها را نیز مورد بررسی قرار دادیم شمارنده ها کاربرد فراوانی دارند و شما می توانید در زمینه های مختلف از آنها استفاده کنید. همچنین اگر شما می خواهید به منبع خاصی در این خصوص دسترسی داشته باشید که اطلاعات زیادی در اختیار شما قرار دهند این مقاله می تواند برای شما کاربرد داشته باشد.
