ما هو عداد جونسون: مخطط الدائرة وجدول الحقيقة وتطبيقاته

في الإلكترونيات الرقمية ، تُستخدم عدادات johnson لتخزين أو معالجة أو حساب عدد الأحداث التي حدثت داخل دائرة كهربائية . إنها إحدى دوائر المنطق التسلسلي الرقمي التي تحسب عدة نبضات. تم تصميمها مع مجموعة من النعال مع إشارة ساعة إضافية. في كل منطق رقمي وحوسبة ، تُستخدم هذه لحساب الحدث أو النبض المحدد الذي يحدث في الدائرة ويتبع أيضًا تسلسلًا معينًا أو أي تسلسل عشوائي بناءً على التصميم. هناك أنواع مختلفة ، مثل متزامن عدادات ، عداد غير متزامن / تموج ، عداد أعلى / أسفل ، عداد حلقي ، عداد جونسون ، عداد عقد ، عداد معامل ، عداد متتالي

ما هو عداد جونسون؟

تعريف: يُعرف أيضًا باسم الحلقة المعدلة يعداد . إنه مصمم بمجموعة من flip-flops ، حيث يتم توصيل الإخراج المقلوب من آخر flip-flop بمدخل flip-flop الأول. بشكل عام ، يتم تنفيذه باستخدام D flip-flops أو JK flip-flops. يُعرف أيضًا باسم عداد التغذية المرتدة العكسي أو عداد الحلقة الملتوية. هذا يتبع تسلسل أنماط البت. عند مقارنته مع عداد الحلقة ، فإنه يستخدم فقط نصف عدد الشبشب. لذا ، فإن MOD سيكون 2n ، إذا كان هناك n flip-flops.

مخطط الرسم البياني

ال جونسون عداد مخطط الدائرة هو الترتيب المتتالي لـ 'n' شباشب . في مثل هذا التصميم ، يتم إرجاع إخراج التقليب المستمر كمدخل إلى flip-flop التالي. على سبيل المثال ، يتم تغذية الإخراج المقلوب لآخر فليب فليب 'Q̅n' مرة أخرى إلى أول فليب فليب في نمط بت التسلسل. يسجل العداد الدورات في حلقة مغلقة ، أي يدور داخل الدائرة.

مكافحة الدائرة

ضع في اعتبارك عداد جونسون المكون من 4 بتات ، فهو يحتوي على 4 D flip-flops ، والذي يسمى عداد جونسون 4 بت. يحتوي على دبابيس محددة مسبقًا وواضحة لتهيئة أو بدء وإعادة تعيين العد.

تعمل إعادة تعيين دبوس كمفتاح تشغيل / إيقاف. لذلك ، يمكن تمكين flip-flops بالنقر فوق مفتاح إعادة التعيين.

يتم استخدام دبوس CLK لمراقبة التغييرات في إخراج flip-flops.

تستخدم عدادات جونسون القياسية 2 و 3 و 4 مراحل لتقسيم تردد إشارات الساعة بمساعدة اتصالات التغذية الراجعة المتنوعة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام عداد جونسون ثلاثي المراحل كمولد موجة مربعة ثلاثية الطور و 120 درجة. يستخدم عداد جونسون ذو 5 مراحل كعداد عقد متزامن (CD4017) أو دائرة مقسم. يعمل مرحلتان كمذبذب تربيعي أو مولد ينتج إشارات خرج فردية بمقدار 90 درجة لكل منها فيما يتعلق بإشارة الدخل.

جدول الحقيقة

ضع في اعتبارك جدول الحقيقة لعداد جونسون ذو 3 بتات. يتم توصيل إخراج flip-flop المتواصل كمدخل لل flip-flop التالي. تستخدم إشارة الساعة (CLK) لمعرفة التغييرات في الخرج. يحتوي على 3 flip-flops ، Q0 ، Q1 ، Q2 هي مخرجات flip-flops. يحسب العداد حالة الدورات في حلقة مغلقة مستمرة.

يكون الإدخال D قبل الحافة الصاعدة للساعة (CLK) ، والمشار إليها بالرمز Q0.

عندما تحدث الحافة الصاعدة CLK ، يكون الناتج Q1 هو قيمة Q0.

في حالة عدم وجود نبضة على مدار الساعة (0) ، يكون خرج العداد 000.

عندما يكون CLK = 1 ، يكون خرج العداد 100.

عندما يكون CLK = 2 ، يكون خرج العداد 110.

عندما يكون CLK = 3 ، يكون خرج العداد هو 111.

عندما يكون CLK = 4 ، يكون خرج العداد 011.

عندما يكون CLK = 5 ، يكون خرج العداد 001.

معدل MOD لعداد johnson 3 بت هو 6. ومن ثم هناك 6 أرقام فريدة من الحالات. العملية الكاملة في نمط بت التسلسل.

جونسون كونتر فيريلوج كود

إذا كان عدد البتات أو flip-flops هو 'n' ، فإن عداد johnson countess 2n أحداث أو حالات أو دورات.

يظهر أدناه رمز verilog HDL الخاص بعداد جونسون المكون من 3 بت ،

/////// Verilog Code Johnson

module johnson_counter (خارج ، إعادة تعيين ، clk)

إدخال clk ، إعادة تعيين

الإخراج [3: 0] خارج

ريج [3: 0] ف

دائما @ (posedge clk)

يبدأ

إذا (إعادة)

س = 4’d0

آخر

يبدأ
ف [3]<=q[2]

ف [2]<=q[1]

ف [1]<=q[0]

ف [0]<=(~q[3])
نهاية

نهاية

إسناد = q

الوحدة النهائية

//////نهاية////

عداد جونسون 4 بت

يحتوي عداد جونسون 4 بت على 4 D flip-flops ويحتسب 8 عدد دورات. يتم إرجاع الإخراج المقلوب لآخر فليب فليب كمدخل إلى أول فليب فليب.

• من الشكل ، ABCD هي مخرجات flip-flop في نمط 4 بت.
• قيمة الإدخال 'D' هي الناتج المقلوب لآخر تقليب.
• يتم استخدام 'CLK' لعد حالات أو دورات العداد الموجود في الحلقة المغلقة.
• يتم استخدام دبوس إعادة الضبط كمفتاح تشغيل / إيقاف.
• نظرًا لأن البيانات ستدور حول حلقة مغلقة مستمرة ، يمكن أيضًا استخدام العداد لاكتشاف الأنماط أو القيم المختلفة داخل البيانات.
• على سبيل المثال ، عندما يكون هناك نبضة على مدار الساعة ، سيكون نمط إخراج flip-flops 1000 ، 1100 ، 1110 ، 1111 ، 0111 ، 0011 ، 0001
• عندما لا يكون هناك نبض على مدار الساعة ، سيكون الإخراج 0000.

الفرق بين Ring Counter و Johnson Counter

الفرق بين العداد الدائري وعداد johnson هو ، يتم توصيل خرج العاكس لآخر فليب فلوب مرة أخرى كمدخل إلى أول فليب فليب.

عداد الحلقة ، عدد نبضات ساعة الإدخال المعطاة للشباشب تساوي عدد المراحل. هذا يعني أن MOD لعداد الحلقة n-bit هو 'n'.

في عداد جونسون ، يتم تقسيم عدد نبضات ساعة الإدخال على عامل مضاعف يساوي رقم المراحل. هذا يعني أن MOD الخاص بعداد n-bit johnson هو '2n'.

مزايا / عيوب عداد جونسون

المزايا والعيوب تشمل ما يلي.

مزايا

الإيجابيات

• يحسب عداد جونسون عدد المراحل مرتين يساوي عدد نبضات الساعة المعطاة لـ شباشب .
• يحسب الأحداث في حلقة مغلقة مستمرة داخل الدائرة.
• يمكن تصميمه باستخدام D و JK flip-flops
• يمكن استخدامه كدائرة فك تشفير ذاتي.

سلبيات

العيوب

• لا يمكن استخدامه لحساب الثنائي تسلسل
• لا يستخدم جميع المراحل التي تساوي عدد المراحل في العداد.
• إنها تحتاج فقط إلى نصف عدد الشبشب في نصف رقم التوقيت إشارات
• يتم استخدامه في أي تسلسل زمني.

التطبيقات

ال تطبيقات العداد جونسون هي

• تُستخدم عدادات جونسون كمقسمات تردد ومعرفات الأنماط.
• يتم استخدامه كعقد متزامن يعداد ودائرة المقسم
• يمكن استخدامه لإنشاء آلات حالة محدودة معقدة في تصميم منطق الأجهزة.
• يتم استخدام عداد جونسون 3 بت كمولد موجة مربعة ثلاثية الطور لإنتاج إزاحة طور 120 درجة
• تردد إشارة الساعة مقسوم على تغيير ردود الفعل.

أسئلة وأجوبة

1). ما الفرق بين العداد الدائري وعداد جونسون؟

MOD لعداد حلقة n-bit هو 'n' بينما يكون MOD لعداد n-bit Johnson هو '2n'.

2). ما هو D flip flop؟

يُطلق على D-FLIP FLOP أيضًا اسم flip-flop أو تأخير flip-flop ، والذي يتتبع الإدخال ويجعل الانتقالات مساوية للإدخال D.

3). ما هو العداد غير المتزامن؟

يتم إدخاله على flip-flop ويتحكم في المخرجات بغض النظر عن نبضات ساعة الإدخال المطبقة.

4). ما هو الغرض من طاولة الحقيقة؟

يحتوي جدول الحقيقة على عدة صفوف وأعمدة ذات متغيرات ومجموعات منطقية لمعرفة الأداء المنطقي للدائرة. يوفر جميع القيم الممكنة في الوظيفة المنطقية للدائرة.

5). ما هو الشكل الكامل لـ D flip flop؟

الشكل الكامل لـ d-flip flop هو Data-flip flop ، والذي يخزن القيمة الموجودة على خط البيانات.

وبالتالي فإن هذا كله يتعلق بجدول العمل والدائرة والحقيقة الخاص بعداد جونسون. الغرض من عداد جونسون هو حساب أو تخزين عدد الأحداث عندما يتم إعطاء الإخراج المقلوب كمدخل إلى أول فليب فليب ويسمى أيضًا تعديل. إليك سؤال لك ، 'ما هو عداد جونسون 8 بت؟'.