Sayaç (dijital) - Counter (digital)

Soldan 00000'den 11111'e (veya 31), sağa (dikey olarak) sayan ikili sayacın 5 çıkışındaki voltaj değişir.

Olarak dijital mantık ve bilgisayar , bir karşı saklayan (ve bazen görüntüler), bir cihaz, özel bir kaç kez etkinlik ya da işlem genellikle bir ilişki içinde oluştu saat . En yaygın tip, saat adı verilen bir giriş hattı ve çoklu çıkış hatları olan sıralı bir dijital mantık devresidir . Çıkış satırlarındaki değerler, ikili veya BCD sayı sistemindeki bir sayıyı temsil eder . Saat girişine uygulanan her darbe , sayaçtaki sayıyı artırır veya azaltır .

Bir sayaç devresi genellikle kademeli olarak bağlanmış birkaç parmak arası terlikten oluşur. Sayıcılar, dijital devrelerde çok yaygın olarak kullanılan bir bileşendir ve ayrı tümleşik devreler olarak üretilir ve ayrıca daha büyük tümleşik devrelerin parçaları olarak birleştirilir.

Elektronik sayaçlar

Bir elektronik sayaç olan ardışık lojik bir saat giriş sinyali ve bir tamsayıdır "sayar" değeri temsil çıkış sinyallerinin bir grup var devresi. Nitelikli her saat kenarında devre, sayıları artıracak (veya devre tasarımına bağlı olarak azaltacaktır). Sayımlar, sayma dizisinin sonuna ulaştığında (artırırken maksimum sayım; azaltma sırasında sıfır sayım), bir sonraki saat, sayımların taşmasına veya azalmasına neden olacak ve sayma dizisi baştan başlayacaktır. Dahili olarak, sayaçlar mevcut sayıları temsil etmek ve saatler arasındaki sayıları tutmak için parmak arası terlik kullanır. Sayacın tipine bağlı olarak çıktı, sayıların (ikili bir sayı) doğrudan bir temsili olabilir veya kodlanmış olabilir. İkincisinin örnekleri arasında halkalı sayaçlar ve Gray kodlarını veren sayaçlar bulunur.

Birçok sayaç, sayma dizisinin dinamik kontrolünü kolaylaştırmak için aşağıdakiler gibi ek giriş sinyalleri sağlar:

  • Sıfırla – sayıları sıfıra ayarlar. Bazı IC üreticileri buna "temizle" veya "ana sıfırlama (MR)" adını verir.
  • Etkinleştir – saymaya izin verir veya sayımı engeller.
  • Yön – sayıların artacağını mı yoksa azalacağını mı belirler.
  • Veri – belirli bir sayım değerini temsil eden paralel giriş verileri.
  • Yükle – paralel giriş verilerini sayımlara kopyalar.

Bazı sayaçlar, bir sonraki saatin taşma veya yetersizliğe neden olacağını gösteren bir Terminal Sayısı çıktısı sağlar. Bu, yaygın olarak, bir sayacın Terminal Sayımı çıkışını bir sonraki sayacın Etkinleştir girişine bağlayarak, sayaç basamaklandırmasını (tek, daha büyük bir sayaç oluşturmak için iki veya daha fazla sayacı birleştirerek) uygulamak için kullanılır.

Bir sayacın modülü, sayım dizisindeki durum sayısıdır. Mümkün olan maksimum modül, parmak arası terlik sayısı ile belirlenir. Örneğin, dört bitlik bir sayacın modülü 16'ya (2^4) kadar olabilir.

Sayaçlar genellikle senkron veya asenkron olarak sınıflandırılır. Senkron sayaçlarda, tüm flip-flop'lar ortak bir saati paylaşır ve aynı anda durum değiştirir. Asenkron sayaçlarda, her flip-flop benzersiz bir saate sahiptir ve flip-flop durumları farklı zamanlarda değişir.

Senkron sayaçlar çeşitli şekillerde sınıflandırılır. Örneğin:

  • Modül sayacı – belirli sayıda durumu sayar.
  • On yıl sayacı – modül 10 sayacı (on durum boyunca sayar).
  • Yukarı/aşağı sayacı – bir kontrol girişi tarafından yönlendirildiği şekilde hem yukarı hem de aşağı sayar.
  • Halka sayacı – "dairesel" bir kaydırma yazmacından oluşur .
  • Johnson sayacı – bükülmüş halka sayacı.
  • Gri kod sayacı – bir dizi Gray kodu çıktısı verir.

Sayaçlar adanmış olarak dahil çeşitli şekillerde uygulanır MSI ve LSI devreleri entegre içinde gömülü sayaçları, ASIC genel amaçlı sayaç olarak ve de zamanlayıcı çevre birimleri mikrodenetleyiciler ve aynı IP blokları içinde FPGA .

Asenkron (dalgalanma) sayacı

İki JK parmak arası terlikten oluşturulan asenkron sayaç

Eşzamansız (dalgalanma) bir sayaç, geçişli (T) parmak arası terliklerin bir "zinciridir", burada en az anlamlı iki duraklılık (bit 0) harici bir sinyal (sayaç giriş saati) tarafından saatlenir ve diğer tüm parmak arası terlikler en yakın, daha az anlamlı flip-flop'un çıkışıyla saatlenir (örneğin, bit 0, bit 1 flip-flop'u saatler, bit 1, bit 2 flip-flop'u saatler, vb.). İlk parmak arası terlik, yükselen kenarlar tarafından saatlenir; zincirdeki diğer tüm parmak arası terlikler, düşen saat kenarları tarafından saatlenir. Her flip-flop, saat kenarından çıkış geçişine bir gecikme sağlar, böylece sayaç bitlerinin farklı zamanlarda değişmesine neden olur ve giriş saati zincir boyunca yayılırken bir dalgalanma etkisi üretir. Ayrık flip-flop'larla uygulandığında, dalgalanma sayaçları genellikle JK flip-flop'ları ile uygulanır , her iki flip-flop saatlendiğinde geçiş yapacak şekilde yapılandırılır (yani, J ve K'nin her ikisi de yüksek mantığa bağlıdır).

En basit durumda, bir bitlik sayıcı, tek bir parmak arası terlikten oluşur. Bu sayaç, saat döngüsü başına bir kez (çıktısını değiştirerek) artıracak ve taşmadan önce (sıfırdan başlayarak) sıfırdan bire kadar sayacaktır. Her çıkış durumu, iki saat döngüsüne karşılık gelir ve sonuç olarak iki duraklı çıkış frekansı, giriş saatinin frekansının tam olarak yarısıdır. Bu çıkış daha sonra ikinci bir flip-flop için saat sinyali olarak kullanılırsa, flip-flop çifti aşağıdaki durum dizisine sahip iki bitlik bir dalgalanma sayacı oluşturacaktır:

saat döngüsü Q1 Q0 (Q1:Q0) ondalık
0 0 0 0
1 0 1 1
2 1 0 2
3 1 1 3
4 0 0 0

Her bir bitin çıkış frekansı, en yakın, daha az anlamlı bitin frekansının tam olarak yarısına eşit olacak şekilde, herhangi bir keyfi kelime boyutunda sayaçlar oluşturmak için zincire ilave flip-flop'lar eklenebilir.

Giriş saati devre boyunca yayılırken dalgalanma sayaçları kararsız çıkış durumları sergiler. Bu kararsızlığın süresi (çıktı yerleşme süresi), parmak arası terliklerin sayısı ile orantılıdır. Bu, dalgalanma sayaçlarını , sayacın hızlı bir çıkış yerleşme süresine sahip olmasını gerektiren senkron devrelerde kullanım için uygun hale getirir . Ayrıca, dalgalanma etkisi bitler arasında zamanlama çarpıklığına neden olduğundan, harici devreler için saatler olarak dalgalanma sayacı çıkış bitlerini kullanmak genellikle pratik değildir. Dalgalanma sayaçları, anlık sayım ve zamanlama çarpıklığının önemsiz olduğu uygulamalarda genel amaçlı sayaçlar ve saat frekansı bölücüler olarak yaygın olarak kullanılır.

senkron sayaç

JK parmak arası terlik kullanan 4 bitlik senkron bir sayaç

Senkron bir sayıcıda, flip-flopların saat girişleri birbirine bağlanır ve tüm flip-flop'lar aynı anda ortak saat tarafından tetiklenir. Sonuç olarak, tüm parmak arası terliklerin durumu aynı anda (paralel olarak) değişir.

Örneğin, sağda gösterilen devre, JK flip-flop'ları ile uygulanan artan (yukarı sayan) dört bitlik senkron bir sayaçtır. Bu sayacın her bitinin, daha az anlamlı bitlerin tümü mantıksal yüksek durumda olduğunda geçiş yapmasına izin verilir. Saatin yükselen kenarında, bit 0 mantık yüksekse, bit 1 değişir; bit 2, bit 0 ve 1'in her ikisi de yüksekse değişir; bit 3, bit 2, 1 ve 0'ın tümü yüksekse geçiş yapar.

on yıl sayacı

JK Flip-flop (74LS112D) kullanan bir devre onluk sayacı

Onluk sayacı, ikili yerine ondalık basamaklarla sayılan bir sayaçtır. Onluk bir sayaç, her birine (yani, 7490 entegre devresinin yaptığı gibi ikili kodlu ondalık sayı olarak sayılabilir ) veya diğer ikili kodlamalara sahip olabilir. Onlu sayaç, 1001'e (ondalık 9) kadar saymak üzere tasarlanmış ikili bir sayaçtır. Sıradan bir dört aşamalı sayaç, sağdaki şematikte olduğu gibi bir NAND kapısı eklenerek onluk sayacına kolayca değiştirilebilir. FF2 ve FF4'ün NAND geçidine giriş sağladığına dikkat edin. NAND geçit çıkışları, FF'lerin her birinin CLR girişine bağlanır." 0'dan 9'a kadar sayar ve ardından sıfıra sıfırlanır. Sıfırlama hattını düşük vurarak sayaç çıkışı sıfıra ayarlanabilir. Ardından sayım artar. 1001'e (ondalık 9) ulaşana kadar her saat darbesi 1010'a (ondalık 10) ulaştığında NAND geçidinin her iki girişi de yükselir.Sonuç olarak NAND çıkışı düşer ve sayacı sıfırlar.D düşük oluyor on bir sayım olduğunu belirten bir TAŞIMA sinyali olabilir.

Halka sayacı

Bir halka sayacı, parmak arası terliklerinden yalnızca biri durum bir iken diğerleri sıfır durumunda olacak şekilde başlatılan dairesel bir kaydırma yazmacıdır.

Bir halka sayacı, sonuncunun çıkışı birincinin girişine, yani bir halkada bağlı olan bir kaydırma yazmacıdır ( flip-flopların kademeli bağlantısı ). Tipik olarak, tek bir bitten oluşan bir model dolaştırılır, böylece n flip-flop kullanılıyorsa durum her n saat döngüsünü tekrar eder.

Johnson sayacı

Bir Johnson sayacı (veya anahtar kuyruklu halkalı sayaç , bükümlü halkalı sayaç , yürüyen halkalı sayaç veya Möbius sayacı ), son aşamadaki çıktının ters çevrildiği ve ilk aşamaya girdi olarak geri beslendiği değiştirilmiş bir halka sayacıdır. Kayıt, uzunluğu kaydırma yazmacının uzunluğunun iki katına eşit olan ve süresiz olarak devam eden bir dizi bit desenleri arasında döngü yapar. Bu sayaçlar, onlu sayıcıya, dijitalden analoğa dönüştürmeye vb. benzer olanlar da dahil olmak üzere özel uygulamalar bulur. Bunlar, D veya JK tipi parmak arası terlikler kullanılarak kolayca uygulanabilir.

Bilgisayar bilimi sayaçları

In Hesaplama teorisi , bir sayaç belleği türü olarak kabul edilir. Bir sayaç, tek bir doğal sayıyı (başlangıçta sıfır ) saklar ve isteğe bağlı olarak uzun olabilir. Bir sayaç genellikle , sayaç üzerinde aşağıdaki işlemleri gerçekleştirebilen bir sonlu durum makinesi (FSM) ile birlikte düşünülür :

  • Sayacın sıfır olup olmadığını kontrol edin
  • Sayacı bir artırın.
  • Sayacı birer birer azaltın (zaten sıfırsa, bu onu değiştirmeden bırakır).

Aşağıdaki makineler güç sırasına göre listelenmiştir ve her biri aşağıdakinden kesinlikle daha güçlüdür:

  1. Deterministik veya deterministik olmayan FSM artı iki sayaç
  2. Deterministik olmayan FSM artı bir yığın
  3. Deterministik olmayan FSM artı bir sayaç
  4. Deterministik FSM artı bir sayaç
  5. Deterministik veya deterministik olmayan FSM.

İlki ve sonuncusu için, FSM'nin deterministik bir sonlu otomat veya deterministik olmayan bir sonlu otomat olup olmadığı önemli değildir . Aynı güce sahipler. İlk ikisi ve sonuncusu Chomsky hiyerarşisinin seviyeleridir .

İlk makine, bir FSM artı iki sayaç, bir Turing makinesine eşdeğerdir . Kanıt için sayaç makineleri hakkındaki makaleye bakın .

Web sayacı

Bir web sayacı veya isabet sayacı , belirli bir web sayfasının aldığı ziyaretçi veya isabet sayısını gösteren bir bilgisayar yazılım programıdır . Kurulduktan sonra, bu sayaçlar, web sayfasına bir web tarayıcısında her erişildiğinde birer birer artırılacaktır .

Sayı genellikle satır içi dijital görüntü olarak veya düz metin olarak veya mekanik sayaç gibi fiziksel bir sayaçta görüntülenir . Görüntüler çeşitli yazı tiplerinde veya stillerde sunulabilir ; Klasik örnek, bir kilometre sayacının tekerlekleridir .

Web sayacı 1990'ların ortalarından sonlarına ve 2000'lerin başında popülerdi, daha sonra yerini daha ayrıntılı ve eksiksiz web trafiği önlemleri aldı.

Bilgisayar tabanlı sayaçlar

Birçok otomasyon sistemi, makinelerin farklı parametrelerini ve üretim verilerini izlemek için PC ve dizüstü bilgisayarlar kullanır. Sayaçlar, üretilen parça sayısı, üretim parti numarası ve kullanılan malzeme miktarlarının ölçümleri gibi parametreleri sayabilir.

Mekanik sayaçlar

Elektronik yaygınlaşmadan çok önce, olayları saymak için mekanik cihazlar kullanıldı. Bunlara taksitli sayaçlar denir . Tipik olarak, bir dingil üzerine monte edilmiş, kenarlarında sıfırdan dokuza kadar olan rakamlarla işaretlenmiş bir dizi diskten oluşurlar. En sağdaki disk, her olayda bir artışla hareket eder. En soldaki dışındaki her diskte, bir devrin tamamlanmasından sonra bir sonraki diski soldaki bir artışa hareket ettiren bir çıkıntı vardır. Bu tür sayaçlar, bisikletler ve arabalar için kilometre sayacı olarak ve teyplerde , yakıt dağıtıcılarında , üretim makinelerinde ve diğer makinelerde kullanıldı. En büyük üreticilerden biri Veeder-Root şirketiydi ve isimleri genellikle bu tür sayaçlar için kullanılıyordu.

Elde tutulan sayım sayaçları , esas olarak stok sayımı ve etkinliklere katılan kişileri saymak için kullanılır.

Veri işleme endüstrisine öncülük eden tablolama makinelerinde toplamları toplamak için elektromekanik sayaçlar kullanıldı .

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "On Yıl Sayacı" . Entegre Yayıncılık . Erişim tarihi: 19 Mart 2020 .
  2. ^ Singh, Arun Kumar (2006). Dijital İlkeler Devre Tasarımı ve Uygulamasının Temelleri . Yeni Çağ Yayıncıları. ISBN'si 81-224-1759-0.
  3. ^ Horowitz, Paul; Tepesi, Winfield (1989). Elektronik Sanatı . Cambridge Üniversitesi Yayınları. ISBN'si 0-521-37095-7.
  4. ^ Graf, Rudolf F (1999). Modern Elektronik Sözlüğü . Yeniler. ISBN'si 0-7506-9866-7.
  5. ^ VR Tarihi , Veeder.

Dış bağlantılar