Contador
Un contador es un circuito secuencial construido a partir de puertas lógicas capaz de realizar el cómputo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o actuar como divisor de frecuencia. El cómputo se realiza en un código binario.
Clasificación de los contadores
-Según la forma en que conmutan.
-Según el sentido de la cuenta, se distinguen en ascendentes, descendentes (UP-DOWN).
-Según la cantidad de números que pueden contar, se puede hablar de contadores binarios Contador sincrono
Esto se refiere a los eventos que tienen una relacion temporal fija entre si , esto quiere decir que todos los flip-flops del contador reciben en el mismo instante la señal del reloj.
Contador binario sincrono de 2 bits
En CLK1, Qo=1 y Q1=0 esto corresponde al estado binario 1, cuando se produce el flanco de CLK2, FF0 y Qo se pone a nivel bajo puesto que el FF1 tiene un nivel alto en sus entradas J1 Y K1 durante el flanco de disparo del impulso de reloj , el FF Q1 pasa a un nivel alto.
Después en CLK2, Qo=0 Y Q1=1 esto corresponde al estado binario 2, cuando CLK3 el estado SET (Qo=1) y FF1 permanece en estado SET (Q1=1), ya que sus entradas J1 Y K1 están ambas a nivel bajo (Qo=0). Tras este flanco de disparo, Qo=1 y Q1=1 esto corresponde al estado binario 3.
Aunque los retardos son un factor importante en el funcionamiento de un contador síncrono se suele omitir para simplificar los diagramas de tiempos , si no se muestran los pequeños retardos y las diferencias de temporización se puede conseguir relacionar mejor las señales resultantes de un circuito lógico.
Contador síncrono binario de 3 bits
Qo cambia en cada impulso de reloj a medida que el contador avanza desde su estado original hasta el estado final.
Q1 pasa al estado contrario cada vez que Qo está a 1 esto se produce en CLK2,CLK6, el impulso en CLK8 hace que el contador inicie un nuevo ciclo, para conseguir este modo de operación se conecta Qo a las entradas J1 y K1 de FF1.
Cuando Qo está a 1 se produce un impulso de reloj, FF1 cambia de estado, el resto de las veces cuando Qo es 0, FF1 está en modo de no cambio, quedando en su estado actual.
Q2 cambiara de estado, debe cumplirse la única condición de que tanto Qo como Q1 estén a nivel alto, esta condición se detecta mediante la puerta AND cuya salida se aplica a las entradas J1 y K1 de FF2, siempre que Qo y Q1 están en nivel alto la salida de la puerta AND hace que las entradas J1 Y K1 de FF2 se pongan a novel alto.
Contador síncrono binario de 4 bits
Este contador se implementa son flip-flops disparados por flanco negativo, para controlar las entradas J y K de los tres FF es el mismo que el del contador de 3 bits , la cuarta etapa FF3 varia solo dos veces en la secuencia.
Qo, Q1, Q2 están a nivel alto esta condición se decodifica mediante la puerta AND G2 de forma que cuando se produce un impulso de reloj FF3 cambia de estado, en los demás casos las entradas J3 y K3 de FF3 están a nivel bajo y produce la condición de no cambio.
Circuito integrado contador binario síncrono de 4 bits
El 74HC13 es un ejemplo de un circuito integrado contador binario síncrono de 4 bits, el simbolo logico se muestra en la siguiente figura.
El contador puede reinicializarse de forma síncrona en cualquier numero binario de 4 bits, cuando se aplica un nivel bajo a la entrada LOAD el contador asumirá el estado de las entradas de datos en el siguiente impulso de reloj , hay una entrada de borrado activa a nivel bajo (CLR) que pone a cero de forma síncrona los 4 FF del contador , tiene dos entradas de habilitación ENP y ENT , estas entradas debe estar a nivel alto.
El contador de décadas de BCD síncrono
Síncrono el 74HC160 tiene las mismas entradas y salidas que el contador binario 74HC13 pero inicializando con cualquier numero BCD utilizando las entradas de dato con las entrada LOAD a nivel bajo y un CLR pone en estado de RESET.
Contador síncrono ascendente/descendente
Un contador ascendente/descendente es aquel capaz de progresar en cualquier dirección a lo largo de una cierta secuencia, también se le denomina contador bidireccional puede tener cualquier secuencia de estados especificada, un contador binario de 3 bits que avanza en modo ascendente a través de la secuencia (0,1,2,3,4,5,6,7) y que luego puede invertirse para recorrer la secuencia en sentido contrario (7,6,5,4,3,2,1,0).
Diseño de un contador sincrono
1- Diagrama de estados :
Se describe el contador mediante un diagrama de estado que muestra la progresion de estados por los que el contador avanza cuando se aplica una señal de reloj.
2- Tabla del estado siguiente:
Se obtiene una tabla del estado siguiente que enumera cada estado del contador junto con el correspondiente estado siguiente, el estado siguiente es el estado al que el contador pasa desde su estado actual, al aplicar un impulso reloj.
3- Tabla de transiciones de los FF:
Se enumeran todas las posibles transiciones de salida, para cada transición de salida se indican las entradas J y K que dan lugar a la transición la X indican condiciones indiferentes (la entrada puede ser un 1 o 0)
-Transición 0=> 0 el estado presente del flip-flops es cero y debe permanecer en cero cuando se aplica una entrada de reloj, , esto sucede cuando J=K=0 ( condición de no cambio), o cuando J=0 y K = 1 (condición de borrado). De este modo J tiene que ser 0, pero K puede tener cualquier nivel.
-Transición 0 =>1 este estado presente es 0 y cambia a 1, esto pasa cuando J=1 y K= 0 ( condición de establecimiento) o cuando J =K = 1 (condición de cambio de estado).
- Transición de 1=>0, el estado presente es 1 y debe cambar a 0. esto puede ocurrir cuando J = 0 y K = 1 o J=K=1.
-Transición 1=>1, el estado presente es 1 y permanecerá en 1. esto ocurre cuando J=K=0 o J=1 y K = 0 así, K debe ser cero mientras J puede estar en cualquiera de estos niveles.
4- Mapas de Karnaugh:
5- Expresiones lógicas para las entradas de los FF:
Se obtienen de los mapas de Karnaugh las siguientes expresiones para las entradas J y K de cada FF.
J=Q(N+1) y K=Q(N+1)'
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