شمارنده BCD یک نوع ویژه از شمارنده‌های دیجیتال محسوب می‌شود که با استفاده از پالس کلاک، می‌تواند تا عدد ۹ بشمارد. در این مطلب قصد داریم به بررسی این نوع از شمارنده‌ها بپردازیم و اصول کار آن‌ها را توضیح دهیم.

محتوای این مطلب جهت یادگیری بهتر و سریع‌تر آن، در انتهای متن به صورت ویدیویی نیز ارائه شده است.

برای مشاهده ویدیوها کلیک کنید.

در مطالب قبلی مجله فرادرس دیدیم که یک فلیپ فلاپ نوع T می‌تواند در ایجاد شمارنده‌های مقسم بر دو مورد استفاده قرار گیرد. اما اگر چند عدد فلیپ فلاپ نوع T را به صورت یک زنجیره سری به یکدیگر متصل کنیم، آن‌گاه می‌توانیم یک شمارنده دیجیتالی را تولید کنیم. این شمارنده دیجیتالی می‌تواند اعدادی که از یک دنباله شمارش خاص اتفاق می‌افتند را ذخیره کند و یا آن‌ها را نمایش دهد.

فلیپ فلاپ‌های نوع T کلاک‌دار، مانند یک شمارنده باینری تقسیم‌کننده بر ۲ آسنکرون عمل می‌کنند. در شمارنده‌های آسنکرون (Asynchronous Counters) خروجی یک طبقه از شمارنده، می‌تواند پالس کلاک برای طبقه بعدی شمارنده را فراهم کند. بنابراین، یک شمارنده فلیپ فلاپ، دو حالت خروجی محتمل دارد. با اضافه کردن تعداد بیشتر از این فلیپ فلاپ‌ها به صورت سری، می‌توان یک شمارنده مقسم بر $$2^n $$ ایجاد کرد.

اما یک مشکل اساسی در یک شمارنده باینری ۴ بیتی وجود دارد. این شمارنده‌ها، شمارش را از ۰۰۰۰ تا ۱۱۱۱ انجام می‌دهند که این حالت متناظر با اعداد ۰ تا ۱۵ در سیستم ده دهی یا دسیمال (Decimal) است. اما برای ایجاد یک شمارنده دیجیتال که شمارش را از ۰ تا 9 انجام دهد، در واقع لازم است که یک شمارنده باینری داشته باشیم که فقط دنباله اعداد باینری متشکل از ۰۰۰۰ تا ۱۰۰۱ تولید کند. این اعداد باینری متناظر با اعداد ۰ تا ۹ در سیستم دسیمال هستند. خوشبختانه در حال حاضر چنین شمارنده‌ای به صورت مدار مجتمع آماده استفاده است. 74LS90 یک آی‌سی با این کارکرد است و یک شمارنده ده دهی آسنکرون محسوب می‌شود.

شمارنده‌های دیجیتال شمارش را به صورت بالا شمار، از ۰ تا یک عدد از پیش تعیین شده انجام می‌دهند. این مدارات معمولا از یک پالس کلاک برای کارکرد خود استفاده می‌کنند. زمانی که شمارنده به مقدار شمارش از پیش تعیین شده رسید، مدار ریست می‌شود و دوباره شمارش را از صفر شروع می‌کند. یک شمارنده ده دهی، دنباله‌ای از ۱۰ عدد را می‌شمارد و در واقع بعد از شمارش عدد ۹، به مقدار صفر باز می‌گردد. واضح است که برای شمارش تا عدد باینری ۹، شمارنده باید حداقل چهار فلیپ فلاپ را در زنجیره خود داشته باشد تا اعداد ده دهی را مطابق با دیاگرام حالت زیر نمایش دهد.

دیاگرام حالت‌های شمارنده BCD
دیاگرام حالت‌های شمارنده BCD

بنابراین یک شمارنده ده دهی دارای چهار فلیپ فلاپ است و ۱۶ حالت شمارش بالقوه دارد که از این تعداد فقط ۱۰ مورد مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگر یک سری از شمارنده‌ها را به یکدیگر متصل کنیم، آن‌گاه می‌توانیم تا ۱۰۰ یا ۱۰۰۰ و یا هر عدد دلخواه دیگری شمارش را انجام دهیم.

تعداد کل اعدادی که یک شمارنده می‌تواند در هر چرخه خود شمارش کند، ماژول یا Modulus آن شمارنده نام دارد. یک شمارنده که بعد از حالت xام شمارش به عدد صفر باز می‌گردد، یک شمارنده ماژول x یا Modulo-x Counter گفته می‌شود، مثلا یک شمارنده modulo-8 (یا MOD-8) یا MOD-16 بعد از پایان حالت ۸ام یا ۱۶ام شمارش به صفر ریست می‌شوند. برای یک شمارنده n بیتی، بازه کامل شمارش از ۰ تا $$ 2^n -1 $$ است.

یک شمارنده که بعد از ده شمارش به صفر ریست می‌شود و دارای یک دنباله شمارش از ۰۰۰۰ باینری (۰ دسیمال) تا ۱۰۰۱ باینری (۹ دسیمال) است، شمارنده دسیمال کد شده به باینری (Binary Coded Decimal Counter) یا به اختصار شمارنده BCD نامیده می‌شود. این شمارنده در واقع یک شمارنده با MOD-10 است و می‌تواند با استفاده از حداقل چهار فلیپ فلاپ تاگل یا T ساخته شود.

این شمارنده، به این دلیل BCD نامیده می‌شود که دنباله ده حالتی آن همان کد BCD است و بر عکس یک شمارنده باینری دارای یک دنباله کامل نیست. بنابراین یک شمارنده یک طبقه BCD مانند 74LS90، از صفر دسیمال شروع به شمارش می‌کند و تا ۹ دسیمال آن را ادامه می‌دهد. بنابراین قادر است شمارش را حداکثر تا ۹ پالس انجام دهد. همچنین به این نکته توجه کنید که یک شمارنده دیجیتال هم می‌تواند در دو حالت بالا شمار و یا پایین شمار عمل کند و همچنین می‌تواند دو جهته (Bidirectional) شمارش را انجام دهد که در این صورت باید با استفاده از یک سیگنال ورودی کنترلی مد شمارش را تعیین کرد.

کد شمارنده BCD، یک کد 8421 است که از چهار عدد باینری تشکیل شده است. نمایش 8421 به وزن‌های باینری متعلق به چهار رقم یا چهار بیت مورد استفاده اشاره دارد. وزن‌های باینری به صورت $$2^3 = 8 $$، $$2^2 = 4 $$، $$2^1 = 2 $$ و $$2^ 0 = 1$$ هستند. مزیت اصلی استفاده از کد BCD در این است که اجازه می‌دهد راحت‌تر فرمت‌های باینری و دسیمال را به یکدیگر تبدیل کنیم.

شمارنده 74LS90 BCD

مدار مجتمع 74LS90 در واقع یک شمارنده ده دهی یا MOD-10 است که یک کد خروجی BCD تولید می‌کند. 74LS90 از چهار فلیپ فلاپ JK Master-Slave تشکیل شده است که به صورت داخلی به یکدیگر متصل شده‌اند و یک شمارنده MOD-2 (شمارش تا ۲) و یک شمارنده MOD-5 (شمارش تا ۵) را ایجاد می‌کنند. 74LS90 دارای یک فلیپ فلاپ JK مستقل است که توسط یک سیگنال کلاک CLK A درایو می‌شود. همچنین این آی‌سی سه عدد فلیپ فلاپ JK دیگر در مدار خود دارد که با هم یک شمارنده آسنکرون را تشکیل می‌دهند و مطابق شکل زیر به آن‌ها ورودی پالس کلاک CLK B اعمال می‌شود.

شمارنده 74LS90 BCD
شمارنده 74LS90 BCD

چهار خروجی این شمارنده با حرف Q نمادگذاری شده‌اند و دارای اندیسی هستند که نشان‌دهنده وزن باینری بیت متناظر در کد مدارات شمارنده BCD است. پس این خروجی‌ها $$ Q_A $$، $$ Q_B $$، $$ Q_C $$ و $$ Q_D $$ هستند. دنباله شمارش 74LS90 در لبه‌های منفی شونده پالس کلاک تریگر می‌شود. به عبارت دیگر، در این زمان‌ها پالس کلاک از سطح یک منطقی یا HIGH به سطح صفر منطقی یا LOW تغییر حالت می‌دهد و باعث تغییر خروجی شمارنده نیز می‌شود.

پین‌های $$ R_1 $$ و $$ R_2 $$ پایه‌های ریست شمارنده هستند. همچنین $$ S_1 $$ و $$ S_2 $$ پین‌های ست کردن شمارنده محسوب می‌شوند. زمانی که پین‌های ریست مدار یعنی $$ R_1 $$ و $$ R_2 $$ به ولتاژ یک منطقی متصل شوند، شمارنده به حالت شمارش 0 (۰۰۰۰) بازگشته و یا ریست می‌شود. به صورت مشابه، زمانی که پایه‌های ست در شمارنده یعنی $$ S_1 $$ و $$ S_2 $$ به ولتاژ یک منطقی متصل شوند، شمارنده را بدون توجه به حالت یا عدد شمارش کنونی، در بیشینه مقدار شمارش خود یعنی ۹ (1001) تنظیم می‌کنند.

همان طور که قبلا گفتیم، شمارنده 74LS90 از دو شمارنده تقسیم‌کننده بر ۲ و شمارنده تقسیم‌کننده بر ۵ در یک پکیج تشکیل شده است. بنابراین می‌توانیم از شمارنده فقط برای تولید فرکانس‌های تقسیم شده بر ۲ و یا فقط فرکانس‌های تقسیم شده بر ۵ و یا هر دو با یکدیگر استفاده کنیم تا دنباله تقسیم شده بر ۱۰ مورد نظر را در خروجی به دست بیاوریم. توجه کنید که با استفاده از ۴ فلیپ فلاپ برای ساخت این شمارنده، می‌توان به صورت زیر امکان تقسیم بر ۵ در آن را از بین برد. اگر یک پالس کلاک به پین ورودی شماره ۱۴ شمارنده یا CLK A اعمال کنیم و خروجی را از پین شماره ۱۲ یعنی $$ Q_A $$ دریافت کنیم، آن‌گاه می‌توانیم یک شمارنده باینری استاندارد تقسیم‌کننده بر ۲ برای استفاده در مدارات مقسم فرکانسی ایجاد کنیم. نمایی از مدار شمارنده باینری استاندارد تقسیم‌کننده بر ۲ با استفاده از آی‌سی 74LS90 در شکل زیر نشان داده شده است.

شمارنده باینری استاندارد تقسیم‌کننده بر ۲ با استفاده از آی‌سی 74LS90
شمارنده باینری استاندارد تقسیم‌کننده بر ۲ با استفاده از آی‌سی 74LS90

برای ایجاد یک شمارنده تقسیم‌کننده بر ۵، می‌توانیم اولین فلیپ فلاپ از چهار فلیپ فلاپ را غیرفعال کنیم. سپس پالس کلاک ورودی را مستقیما به پین شماره یک آی‌سی یعنی CLK B اعمال کنیم. در این حالت باید خروجی را از پین شماره ۱۱ یا $$ Q_D $$ دریافت کنیم. نمایی از پیکربندی آی‌سی 74LS90 برای کار به عنوان شمارنده تقسیم‌کننده بر ۵ در تصویر زیر نشان داده شده است.

پیکربندی آی‌سی 74LS90 برای کار به عنوان شمارنده تقسیم‌کننده بر ۵
پیکربندی آی‌سی 74LS90 برای کار به عنوان شمارنده تقسیم‌کننده بر ۵

توجه کنید که توسط این پیکربندی شمارنده تقسیم‌کننده بر ۵، شکل موج خروجی متقارن نیست، بلکه دارای نسبت فضای مارک ۴:۱ (۴ به ۱) است که بدین معنی است که ۴ پالس کلاک ورودی می‌توانند یک پالس خروجی سطح صفر منطقی یا LOW را بسازند و ورود پالس کلاک پنجم، خروجی سطح یک منطقی یا HIGH را ایجاد می‌کند.

برای تولید یک شمارنده ده دهی BCD تقسیم‌کننده بر ۱۰، هر دو مدار شمارنده داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرند و در نهایت یک شمارنده با مقادیر تقسیم‌شده بر ۲ ضرب در 5 ایجاد می‌شود. از آن‌جا که اولین خروجی از فلیپ فلاپ اول یعنی $$ Q_A $$ به صورت داخلی به طبقات متوالی بعدی متصل نشده است، در نتیجه شمارنده می‌تواند برای ایجاد یک شمارنده BCD چهار بیتی مورد گسترش واقع شود. برای این کار باید خروجی فلیپ فلاپ اول یعنی $$ Q_A $$ را به ورودی کلاک CLK B متصل کنیم. نحوه انجام این کار در تصویر زیر نشان داده شده است.

شمارنده تقسیم‌کننده بر 10 با استفاده از آی‌سی 74LS90
شمارنده تقسیم‌کننده بر 10 با استفاده از آی‌سی 74LS90

پس می‌توان گفت که شمارنده BCD در واقع یک شمارنده باینری است که از ۰۰۰۰ تا ۱۰۰۱ شمارش را انجام می‌دهد و سپس ریست می‌شود: زیرا این توانایی را دارد که تمام فلیپ فلاپ‌های خود را بعد از رسیدن به عدد ۹ پاک (Clear) کند. اگر یک کلید فشاری SW1 را به ورودی کلاک CLK A متصل کنیم، آن‌گاه هر بار که کلید فشاری فشار داده شود، شمارنده یکی یکی شمارش را انجام می‌دهد. اگر چهار دیود LED را به خروجی‌های $$ Q_A $$ تا $$ Q_D $$ متصل کنیم، آن‌گاه آن‌چه که در خروجی دیده می‌شود در واقع همان شمارش دسیمال کد شده به باینری است. تصویر یک شمارنده ده دهی BCD 74LS90 در زیر نشان داده شده است.

شمارنده ده دهی BCD 74LS90
شمارنده ده دهی BCD 74LS90

با هر بار فشار دادن کلید فشاری SW1، یک عدد به مقدار شمارش افزوده می‌شود تا این‌که در نهایت مقدار شمارش به عدد ۹ برسد که متناظر با ۱۰۰۱ باینری است. با اعمال دهمین فشار به کلید فشاری، خروجی‌های $$ Q_A $$ تا $$Q_D$$ به مقدار صفر ریست می‌شوند و یک چرخه شمارش جدید را شروع می‌کنند. با استفاده از چنین پالس‌هایی می‌توانیم از یک شمارنده ده دهی برای روشن کردن یک نمایشگر دیجیتالی استفاده کنیم.

اگر بخواهیم که دنباله شمارش را با استفاده از یک نمایشگر سون سگمنت نمایش دهیم، خروجی‌های BCD باید ابتدا به صورت صحیح کد گشایی شوند تا در نمایشگر به صورت صحیح نشان داده شوند. یک مدار دیجیتالی که بتواند چهار خروجی شمارنده 74LS90 BCD را کد گشایی کند و سگمنت‌های مورد نیاز در سون سگمنت را روشن کند، مدار دیکودر (Decoder) نام دارد.

استفاده از نمایشگر سون سگمنت

خوشبختانه در حال حاضر امکان استفاده از آی‌سی‌های از پیش طراحی شده وجود دارد که این آی‌سی‌ها به عنوان دیکودر اتصال BCD به نمایشگر سون سگمنت عمل می‌کنند. 74LS47 نمونه‌ای از چنین آی‌سی‌هایی به شمار می‌آید. این آی‌سی دارای چهار ورودی برای ارقام BCD از A تا D و نیز خروجی متناظر برای هر یک از سگمنت‌های یک نمایشگر سون سگمنت است.

به این نکته توجه کنید که هر نمایشگر استاندارد سون سگمنت LED عموما دارای هشت اتصال ورودی است. به ازای هر سگمنت LED، یک ورودی در نمایشگر وجود دارد و یک ورودی خاص نیز وجود دارد که بین تمام سگمنت‌ها مشترک است. همچنین بعضی از سون سگمنت‌ها دارای پایه انتخاب نقطه دسیمال (DP) هستند. در تصویر زیر نمایی از یک درایور 74LS47 برای دیکود کردن BCD در سون سگمنت نشان داده شده است.

درایور 74LS47 برای دیکد کردن BCD در سون سگمنت
درایور 74LS47 برای دیکد کردن BCD در سون سگمنت

دیکودر نمایشگر 74LS47 کد BCD را دریافت می‌کند و سیگنال‌های ضروری برای فعال کردن سگمنت LED متناظر در نمایشگر را تولید می‌کند. روشن شدن آن سگمنت خاص در نمایشگر در واقع باعث نمایش عدد پالس اعمالی می‌شود. چون دیکودر 74LS47 برای درایو کردن یک نمایش‌گر آند مشترک (Common-Anode) طراحی شده است، در نتیجه یک خروجی سطح صفر منطقی و یا LOW می‌تواند یک سگمنت LED خاص را روشن کند و همچنین یک پالس سطح یک منطقی یا HIGH می‌تواند سگمنت خاص را خاموش و غیر فعال کند. برای عملکرد حالت عادی، باید تمام پایه‌های $$\overline{LT}$$ و $$\overline{BI/RBO}$$ و $$\overline{RBI}$$ در حالت باز باشند و یا به ولتاژ سطح یک منطقی یا HIGH متصل شده باشند.

به یاد داشته باشید که دیکودر 74LS47 دارای خروجی Active-Low است و برای دیکود کردن یک نمایشگر LED سون سگمنت آند مشترک طراحی شده است. آی‌سی درایور دیکودر 74LS48 نیز دقیقا دارای کارایی مشابهی است، اما تفاوتی که دارد در این است که دارای خروجی Active High است و برای دیکود کردن یک نمایشگر سون سگمنت کاتد مشترک مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین بسته به نوع نمایشگر سون سگمنت مورد استفاده، ممکن است به یک آی‌سی دیکودر 74LS47 یا 74LS48 نیاز داشته باشیم.

ورودی‌های 74LS47، دسیمال کد شده به باینری هستند و می‌توانند به خروجی‌های متناظر در شمارنده BCD متصل شوند تا با هر بار فشار دادن کلید فشاری SW1، دنباله شمارش بر روی نمایشگر سون سگمنت دیده شود. با تغییر جای کلید فشاری و مقاومت ۱ کیلو اهم، شمارش را می‌توان با هر بار آزاد شدن کلید SW1 انجام داد. در تصویر زیر نمایی از مدار نهایی یک شمارنده BCD چهار بیتی نشان داده شده است.

مدار نهایی شمارنده BCD چهار بیتی
مدار نهایی شمارنده BCD چهار بیتی

توجه کنید که یک نمایشگر سون سگمنت از هفت دیود تکی LED تشکیل شده است. بهترین روش برای محدود کردن جریان در یک نمایشگر استفاده از مقاومت‌های محدود کننده جریان است که این مقاومت‌ها به صورت سری با هر یک از LEDهای نمایشگر بسته می‌شوند که نحوه این اتصال در شکل بالا نشان داده شده است.

مقاومت‌های محدود کننده جریان

مقاومت‌های محدود کننده جریان را به دو روش زیر می‌توان در مدار متصل کرد.

مقاومت تکی

در این حالت، از یک مقاومت تکی محدود کننده جریان (R) به صورت سری در مدار استفاده می‌شود. اگر در طراحی مدار نگرانی خاصی از بابت روشنایی ثابت نمایشگر وجود نداشته باشد، این روش اتصال مقاومت‌های محدود کننده جریان، آسان‌ترین و ساده‌ترین انتخاب برای کنترل نمایشگر سون سگمنت محسوب می‌شود. نمایی از این روش اتصال مقاومت در تصویر زیر نشان داده شده است.

روش اتصال تکی مقاومت محدود کننده جریان
روش اتصال تکی مقاومت محدود کننده جریان

مقدار نور گسیل شده از هر دیود LED با مقدار جریان گذرا از آن تغییر می‌کند و مقدار جریان گذرا از مقاومت محدود کننده جریان، بین تمام LEDهای نمایشگر به اشتراک گذاشته می‌شود. بنابراین مقدار روشنایی نمایشگر در این نحوه اتصال، به این بستگی دارد که چه تعداد سگمنت در هر لحظه با هم روشن باشند.

مقاومت‌های چندگانه

در این نحوه اتصال، هر سگمنت دارای مقاومت محدود کننده جریان مختص به خود است. نحوه انجام این اتصال در مدار BCD بالا نیز نشان داده شد و به صورت دقیق‌تر در تصویر زیر دیده می‌شود.

روش اتصال مقاومت‌های محدود کننده جریان
روش اتصال مقاومت‌های محدود کننده جریان

در حالت کلی، نمایشگر سون سگمنت به حدود ۱۲ تا ۲۰ میلی آمپر جریان برای روشن کردن هر بخش نیاز دارد. بنابراین، مقدار هر مقاومت محدود کننده جریان (هر کدام از مقاومت‌ها یکتا هستند.)، باید به گونه‌ای انتخاب شود که مقدار جریان را در این محدوده حفظ کند. به یاد داشته باشید که بعضی از نمایشگرها در صورتی که جریان بالاتر از ۴۰ میلی آمپر به آن‌ها وارد شود، خراب می‌شوند.

مزیت اصلی این نحوه اتصال مقاومت محدود کننده جریان در این است که مقدار روشنایی یک سگمنت خاص به وضعیت شش سگمنت LED دیگر بستگی ندارد. در نتیجه نمایشگر یک مقدار روشنایی ثابت دارد. مقدار مقاومت‌های محدود کننده جریان را می‌توان به نحوی انتخاب کرد تا هر سگمنت روشنایی مخصوص به خود را داشته باشد و مقدار نور محیط هم عاملی موثر در انتخاب روشنایی مورد نیاز LED است.

مداری که تا این قسمت به بررسی آن پرداختیم، یک شمارنده ساده اعداد ۰ تا ۹ است که با استفاده از شمارنده BCD 74LS90 و یک درایور نمایشگر سون سگمنت 74LS47 ایجاد می‌شود. برای شمارش اعداد بالاتر از ۹ و تولید و نمایش اعدادی که دو رقم داشته باشند، نیاز است که دو شمارنده تقسیم‌کننده بر ۱۰ جداگانه را به صورت آبشاری به یکدیگر متصل کنیم. یک شمارنده BCD دو رقمی در حالت دسیمال از ۰۰ تا ۹۹ (در حالت باینری از ۰۰۰۰ ۰۰۰۰ تا ۱۰۰۱ ۱۰۰۱) می‌شمارد و سپس به مقدار ۰۰ ریست می‌شود. به این نکته توجه کنید که اگرچه این مدار یک شمارنده دو رقمی است، اما مقادیر نشان دهنده اعداد هگزا دسیمال (A تا F) در این کد گذاری معتبر نیستند.

به صورت مشابه، اگر بخواهیم که از ۰ تا ۹۹۹ (۰۰۰۰ ۰۰۰۰ ۰۰۰۰ تا ۱۰۰۱ ۱۰۰۱ ۱۰۰۱) شمارش را انجام دهیم، باید سه عدد از شمارنده‌های ده دهی را به صورت آبشاری به یکدیگر متصل کنیم. در حالت کلی می‌توان گفت که شمارنده‌های چند رقمی ده دهی را می‌توان به سادگی با استفاده از اتصال آبشاری مدار شمارنده BCD تکی ایجاد کرد که هر یک مدار، نشان‌دهنده یک رقم خواهد بود. نمایی از یک مدار شمارنده BCD دو رقمی که از ۰۰ تا ۹۹ می‌شمارد، در شکل زیر نشان داده شده است.

یک مدار شمارنده BCD دو رقمی با قابلیت شمارش از ۰۰ تا ۹۹
یک مدار شمارنده BCD دو رقمی با قابلیت شمارش از ۰۰ تا ۹۹

خلاصه شمارنده BCD

در این مقاله دیدیم که یک شمارنده BCD وسیله‌ای است که با تحریک سیگنال کلاک، یک دنباله ده حالتی را طی می‌کند و بعد از شمارش ۹ به حالت ۰ باز می‌گردد. در مثال‌های ساده بالا، سیگنال کلاک توسط یک کلید فشاری ایجاد می‌شد، اما در کاربردهای عملی، شمارنده‌ها قادر هستند تا بسیاری از رخدادهای (Events) دنیای واقعی مانند عبور اشیا را شمارش کنند و سیگنال کلاک خود را از این طریق به دست می‌آورند.

با این حال، یک مدار مناسب برای تولید پالس‌های الکتریکی متناظر با هر رخداد جهت شمارش آن، مورد نیاز است. زیرا این رخدادها می‌توانند در هر بازه زمانی گسسته‌ای اتفاق بیفتند و یا می‌توانند کاملا تصادفی به وقوع بپیوندند. در بسیاری از مدارات الکترونیکی دیجیتال و کاربردهای مختلف، شمارنده‌های دیجیتال با استفاده از فلیپ فلاپ‌های تاگل (T) یا هر نوع فلیپ فلاپ دیگری ایجاد می‌شوند که قادر باشد عملکرد کلیدزنی مورد نیاز مدار را تولید کند. همچنین از آی‌سی‌های اختصاصی مانند 74LS90 نیز استفاده می‌شود. شمارنده‌های باینری، شمارنده‌هایی هستند که یک دنباله باینری را طی می‌کنند. یک شمارنده باینری n بیتی از تعداد n فلیپ فلاپ تشکیل شده است و از ۰ تا $$ 2^n -1 $$ می‌شمارد.

شمارنده‌های BCD یک دنباله از ده عدد را دنبال می‌کنند و با استفاده از اعداد BCD، از ۰۰۰۰ تا ۱۰۰۱ شمارش را انجام می‌دهند و سپس به ۰۰۰۰ باز می‌گردند و این روال را مجددا تکرار می‌کنند. این شمارنده حداقل به ۴ عدد فلیپ فلاپ نیاز دارد تا هر رقم دسیمال را نشان دهد. به همین دلیل یک رقم دسیمال توسط کد باینری با حداقل چهار بیت نمایش داده می شود و یک شمارنده MOD-10 برای این کار لازم است.

در این مقاله همچنین دیدیم که خروجی کد گذاری‌ شده BCD با استفاده از ۴ LED و یا نمایشگر ارقام نمایش داده می‌شود. اما برای نمایش هر عدد از ۰ تا ۹ به یک مدار دیکودر نیز نیاز داریم. مدار دیکودر در واقع یک عدد با کد باینری را به یک سطح منطقی متناسب بر روی هر یک از سگمنت‌های مناسب ترجمه می‌کند. مدارات نمایشگر دیکودر هم با استفاده از ترکیبی از المان‌های منطقی ساخته می‌شوند و هم مدارات مجتمع خاصی برای این منظور اختصاص داده شده است. آی‌سی درایور یا دیکودر BCD به سون سگمنت یکی از چنین مدارات مجتمعی است که به سادگی قابل تهیه است.

تعداد نمایشگرهای سون سگمنت بیشتر، معمولا در کاربردهای شمارش چند رقمی مورد استفاده قرار می‌گیرند، مثلا با اتصال آبشاری ۴ شمارنده BCD، یک شمارنده ۴ رقمی ایجاد می‌شود که توسط آن از ۰ تا ۹۹۹۹ را می‌توان نمایش داد. شمارنده BCD 74LS90 یک مدار شمارنده بسیار انعطاف پذیر است و می‌تواند به عنوان یک مقسم فرکانسی مورد استفاده قرار گیرد و یا تقسیم بر هر عدد در بازه ۲ تا ۹ را به درستی انجام دهد. برای این کار باید خروجی‌های مناسب را به پایه‌های ست و ریست در آی‌سی باز گرداند.

اگر علاقه‌مند به یادگیری مباحث مشابه مطلب بالا هستید، آموزش‌هایی که در ادامه آمده‌اند نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

^^

فیلم‌ های آموزش شمارنده BCD — راهنمای جامع (+ دانلود فیلم آموزش رایگان)

فیلم آموزشی شمارنده BCD

دانلود ویدیو

فیلم آموزشی شمارنده BCD $$74LS90$$

دانلود ویدیو

«مرضیه آقایی» دانش‌آموخته مهندسی برق است. فعالیت‌های کاری و پژوهشی او در زمینه کنترل پیش‌بین موتورهای الکتریکی بوده و در حال حاضر، آموزش‌های مهندسی برق مجله فرادرس را می‌نویسد.

بر اساس رای 14 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

2 نظر در “شمارنده BCD — راهنمای جامع (+ دانلود فیلم آموزش رایگان)

  • محمدرضا عباس نیا says: اردیبهشت ۲۹, ۱۳۹۹ در ۳:۲۷ ب٫ظ

    سلام در بخش شمارنده های ۷۴LS90 BCD یک اشتباه تایپی وجود دارد.
    گفته شده:
    “. زمانی که پین‌های ریست مدار یعنی
    s1 , s2 به ولتاژ یک منطقی متصل شوند، شمارنده به حالت شمارش ۰ (۰۰۰۰) بازگشته و یا ریست می‌شود. ”

    در صورتی که باید این باشد:

    “. زمانی که پین‌های ریست مدار یعنی R0 , R1 به ولتاژ یک منطقی متصل شوند، شمارنده به حالت شمارش ۰ (۰۰۰۰) بازگشته و یا ریست می‌شود. “

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *