Decenija brojač je digitalni krug brojanja koji kruži kroz deset stanja, a zatim ponavlja sekvencu. Ona čini važan deo mnogih digitalnih sistema koji zahtevaju decimalno brojanje ili podelu frekvencije. Ovaj članak objašnjava princip rada brojača decenija, njihovu unutrašnju strukturu, ponašanje vremena, zajedničke implementacije IC-a i praktične primene u elektronskim kolima.
Pregled brojača decenija
Brojač decenija je digitalni brojač koji broji kroz deset stanja, od 0 do 9, a zatim se vraća na 0 da ponovi niz. Zato što radi u deset država, naziva se i Mod-10 brojač. U mnogim krugovima, brojač decenija obezbeđuje binarno kodirani decimalni (BCD) izlaz, gde je svaki decimalni broj predstavljen sa četiri binarna bita.
Brojač decenija je izveden iz četvorobitnog binarnog brojača, koji normalno može predstavljati šesnaest stanja. Dodatna logika je dodana da ograniči brojanje samo na prvih deset država, tako da se brojač resetuje nakon dostizanja desetog stanja. Ovaj isti princip se takođe može koristiti za kreiranje drugih brojača modula koji se ponavljaju nakon izabranog broja stanja.
Decenija Counter Operacija
Decenija brojač napreduje kroz deset fiksnih binarnih stanja, sa svakim satom puls pomera brojanje u sledeće stanje.
Redosled je:
0000 → 0001 → 0010 → 0011 → 0100 → 0101 → 0110 → 0111 → 1000 → 1001
Nakon desetog stanja, brojač se vraća na 0000 i sekvenca se ponavlja. Najmanje značajne bitne promene na svakom satnom impulsu, dok se bitovi višeg reda menjaju u skladu sa binarnim obrascem brojanja.
Tabela istine brojača decenije
| Sat Puls | QD | KC | QB | QA |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
Tabela istine pokazuje kako četiri izlazna bita predstavljaju decimalne vrednosti od 0 do 9 u binarno kodiranom decimalnom obliku. KA je najmanje značajan bit (LSB), tako da se menja na svakom pulsu sata. Svaki red odgovara stanju brojača nakon pulsa sata. Nakon što broj dostigne 9, brojač se vraća u početno stanje i sekvenca počinje ponovo.
Državni dijagram brojača decenija
Svako stanje odgovara četvorobitnoj izlaznoj vrednosti, a strelice pokazuju prelaz koji se dešava nakon svakog impulsa sata. Dijagram vizuelno potvrđuje da brojač prolazi kroz deset stanja pre nego što se vrati na početnu tačku.
Dijagram kola brojača decenija
Decenija brojač kolo može biti izgrađen od četiri flip-flops spojene da formiraju binarnu strukturu brojanja. Uključena je dodatna logika kako bi se ograničilo brojanje na deset država.
Kolo detektuje binarnu vrednost 1010, što odgovara decimalnom 10. Kada se pojavi ovo stanje, NAND kapija generiše LOV signal koji aktivira jasne ulaze flip-flops. Ovaj signal resetuje sve izlaze na 0000, sprečavajući brojač da nastavi na preostala binarna stanja.
Pošto se resetovanje dešava odmah nakon što se pojavi deseto stanje, brojač više puta kruži kroz samo deset stanja. U zavisnosti od dizajna, mogu se koristiti različiti tipovi flip-flopa kao što su JK, D ili T flip-flops.
Tajming Dijagram decenije Counter
Vremenski dijagram pokazuje kako se brojač izlaza menja sa svakim impulsom sata. Kako broj napreduje od 0 do 9, KA se menja na svakom impulsu, dok se bitovi višeg reda menjaju ređe u skladu sa binarnim redosledom brojanja. Izlazni obrazac se ponavlja svakih deset taktnih impulsa, što omogućava brojaču decenija da funkcioniše kao krug podele sa 10.
74LS90 Decenija brojač IC
74LS90 je široko korišćen brojač decenija IC dizajniran za podelu-po-10 brojanje. Sadrži unutrašnje japanke i logiku potrebnu za brojanje od 0 do 9, a zatim povratak na 0. Čip obezbeđuje četiri izlaza KA, KB, KC i KD koji predstavljaju broj u binarno kodiranom decimalnom (BCD) obliku. Kada broj dostigne 10, interna akcija resetovanja briše izlaze nazad na 0000. KSNUMKSLSKSNUMKS takođe ima ulaze za resetovanje koji se mogu koristiti za brisanje broja ili postavljanje specifičnih uslova brojača. Višestruki 74LS90 čipovi mogu biti povezani zajedno kako bi se stvorili veći krugovi za brojanje.
Binarni Counter vs Decade Counter
| Odlika | Binarni brojač | Brojač decenija |
|---|---|---|
| Opseg brojanja | 0 do 2ⁿ − 1 | 0 do 9 |
| Modul | Moć dva | Mod-10 |
| Izlazni format | Binarni | BCD |
| Resetovanje stanja | Nakon maksimalnog stanja | Posle 1001 |
| Uobičajena upotreba | Opšte brojanje | Decimalni prikazi |
Kaskadni brojači decenija
Jedan brojač decenija može računati samo od 0 do 9. Za veće opsege brojanja, dva ili više brojača decenija su povezani u seriju ili kaskadno. U ovom aranžmanu, prvi brojač rukuje jedinicama cifre, drugi rukuje desetinama cifara, a treći rukuje stotinama cifara. Ovo omogućava brojanje opsega kao što su 00 do 99 ili 000 do 999. Kaskadni brojači decenija se široko koriste u kolima kojima je potreban veći kapacitet brojanja, kao što su digitalni satovi, brojači događaja, merni instrumenti i brojila frekvencije.
Primene brojača decenija
• Digitalni satovi i tajmeri – Brojači prate sekunde, minute i sate u sistemima za mjerenje vremena.
• Krugovi za podelu frekvencije – Brojač decenija deli ulaznu frekvenciju sa deset, što pomaže u generisanju signala sata niže frekvencije za digitalne sisteme.
• Instrumenti za merenje frekvencije – U brojačima frekvencija, ulazni signal se primenjuje na brojač, dok impuls kapije omogućava brojanje za fiksni vremenski interval. Broj impulsa prebrojanih tokom ovog perioda predstavlja frekvenciju signala.
• Digitalni sistemi prikaza – Brojači decenija rade sa BCD dekoderima i ekranima od sedam segmenata u kalkulatorima, brojilima i digitalnim brojačima.
• Sistemi za brojanje događaja – Koriste se u praćenju proizvodnje, opremi za testiranje i sistemima za prikupljanje podataka za snimanje broja događaja ili impulsa.
Zaključak
Brojači decenija obezbeđuju kontrolisanu sekvencu brojanja u deset država koja se prirodno uklapa u digitalne sisteme zasnovane na decimalama. Kombinovanjem flip-flops sa logikom resetovanja, oni ograničavaju broj na vrednosti od 0 do 9 i ponavljaju ciklus. Njihova jasna struktura, kompatibilnost sa BCD izlazima i sposobnost kaskade čine ih praktičnim komponentama u mnogim digitalnim krugovima za brojanje i merenje.
Često postavljana pitanja [FAK]
Kako se brojač decenije resetuje nakon dostizanja 9?
Decenija brojač resetuje kroz logiku koja detektuje binarnu vrednost koja predstavlja decimalni 10 (1010). Kada se pojavi ovo stanje, signal za resetovanje briše sve japanke nazad na 0000. Ovo automatsko resetovanje sprečava brojač da uđe u preostala stanja četvorobitnog binarnog brojača, ograničavajući sekvencu na deset tačaka.
Koja je razlika između BCD brojača i brojača decenija?
BCD brojač izlazi brojeve koristeći binarno kodirani decimalni format, gde je svaka decimalna cifra predstavljena sa četiri bita. Brojač decenija je vrsta BCD brojača koji broji od 0 do 9, a zatim se resetuje. U praksi, mnogi brojači decenija se primenjuju posebno za proizvodnju BCD izlaza.
Može li se brojač decenija koristiti za podelu frekvencija osim sa 10?
Da. Dok brojač decenija prirodno deli signal sa deset, njegovi izlazi se mogu kombinovati sa spoljnom logikom da bi se stvorili drugi odnosi podele. Resetovanjem brojača u izabranom stanju pre nego što se postigne 10, kolo može da radi kao drugačiji brojač modula, kao što su podele-po-5 ili podele-po-6.
Koji faktori ograničavaju maksimalnu brzinu brojača decenija?
Maksimalna radna brzina zavisi od kašnjenja širenja flip-flops i logičkih vrata unutar brojača. U brojačima talasanja, svaka faza pokreće sledeću sekvencijalno, što dodaje kašnjenje. Ovo kumulativno kašnjenje ograničava koliko brzo brojač može da reaguje na dolazne impulse sata.
Kako su brojači decenija povezani sa ekranima od sedam segmenata?
Brojač decenija proizvodi četvorobitni BCD izlaz koji predstavlja brojeve od 0 do 9. Ovaj izlaz se povezuje sa BCD-to-sedam segmenata dekodera, koji pretvara binarnu vrednost u ispravne signale segmenta za ekran. Na ekranu se zatim prikazuje odgovarajuća decimalna cifra.
