تعریف شمارنده 74LS90 BCD در صنعت دیجیتال

تعریف شمارنده 74LS90 BCD در صنعت دیجیتال:
مدار مجتمع 74LS90 در واقع یک شمارنده ده دهی یا MOD-10 است که یک کد خروجی BCD تولید می کند.

74LS90 از چهار فلیپ فلاپ JK Master-Slave تشکیل شده است که به صورت داخلی به یکدیگر متصل شده اند و یک شمارنده MOD-2 (شمارش تا 2) و یک شمارنده MOD-5 (شمارش تا 5) را ایجاد می کنند.

74LS90 دارای یک فلیپ فلاپ JK مستقل است که توسط یک سیگنال کلاک CLK A درایو می شود.

همچنین این آی سی سه عدد فلیپ فلاپ JK دیگر در مدار خود دارد که با هم یک شمارنده آسنکرون را تشکیل می دهند و مطابق شکل زیر به آن ها ورودی پالس کلاک CLK B اعمال می شود.

چهار خروجی این شمارنده با حرف Q نمادگذاری شده اند و دارای اندیسی هستند که نشان دهنده وزن باینری بیت متناظر در کد مدارات شمارنده BCD است. پس این خروجی هاQA، QB، QCوQD هستند.

دنباله شمارش 74LS90 در لبه های منفی شونده پالس کلاک تریگر می شود. به عبارت دیگر، در این زمان ها پالس کلاک از سطح یک منطقی یا HIGH به سطح صفر منطقی یا LOW تغییر حالت می دهد و باعث تغییر خروجی شمارنده نیز می شود.

پین های R1 و R2 پایه های ریست شمارنده هستند. همچنین S1 و S2 پین های ست کردن شمارنده محسوب می شوند. زمانی که پین های ریست مدار یعنیR1 و R2 به ولتاژ یک منطقی متصل شوند، شمارنده به حالت شمارش 0 (0000) بازگشته و یا ریست می شود.

به صورت مشابه، زمانی که پایه های ست در شمارنده یعنی S1 و S2 به ولتاژ یک منطقی متصل شوند، شمارنده را بدون توجه به حالت یا عدد شمارش کنونی، در بیشینه مقدار شمارش خود یعنی 9 (1001) تنظیم می کنند.

همان طور که قبلا گفتیم، شمارنده 74LS90 از دو شمارنده تقسیم کننده بر 2 و شمارنده تقسیم کننده بر 5 در یک پکیج تشکیل شده است.

بنابراین می توانیم از شمارنده فقط برای تولید فرکانس های تقسیم شده بر 2 و یا فقط فرکانس های تقسیم شده بر 5 و یا هر دو با یکدیگر استفاده کنیم تا دنباله تقسیم شده بر 10 مورد نظر را در خروجی به دست بیاوریم.

توجه کنید که با استفاده از 4 فلیپ فلاپ برای ساخت این شمارنده، می توان به صورت زیر امکان تقسیم بر 5 در آن را از بین برد. اگر یک پالس کلاک به پین ورودی شماره 14 شمارنده یا CLK A اعمال کنیم و خروجی را از پین شماره 12 یعنیQA دریافت کنیم، آن گاه می توانیم یک شمارنده باینری استاندارد تقسیم کننده بر 2 برای استفاده در مدارات مقسم فرکانسی ایجاد کنیم.

نمایی از مدار شمارنده باینری استاندارد تقسیم کننده بر 2 با استفاده از آی سی 74LS90 در شکل زیر نشان داده شده است.

برای ایجاد یک شمارنده تقسیم کننده بر 5، می توانیم اولین فلیپ فلاپ از چهار فلیپ فلاپ را غیرفعال کنیم. سپس پالس کلاک ورودی را مستقیما به پین شماره یک آی سی یعنی CLK B اعمال کنیم. در این حالت باید خروجی را از پین شماره 11 یاQD دریافت کنیم.

نمایی از پیکربندی آی سی 74LS90 برای کار به عنوان شمارنده تقسیم کننده بر 5 در تصویر زیر نشان داده شده است.

توجه کنید که توسط این پیکربندی شمارنده تقسیم کننده بر 5، شکل موج خروجی متقارن نیست، بلکه دارای نسبت فضای مارک 4:1 (4 به 1) است که بدین معنی است که 4 پالس کلاک ورودی می توانند یک پالس خروجی سطح صفر منطقی یا LOW را بسازند و ورود پالس کلاک پنجم، خروجی سطح یک منطقی یا HIGH را ایجاد می کند.

برای تولید یک شمارنده ده دهی BCD تقسیم کننده بر 10، هر دو مدار شمارنده داخلی مورد استفاده قرار می گیرند و در نهایت یک شمارنده با مقادیر تقسیم شده بر 2 ضرب در 5 ایجاد می شود.

از آن جا که اولین خروجی از فلیپ فلاپ اول یعنیQA به صورت داخلی به طبقات متوالی بعدی متصل نشده است، در نتیجه شمارنده می تواند برای ایجاد یک شمارنده BCD چهار بیتی مورد گسترش واقع شود.

برای این کار باید خروجی فلیپ فلاپ اول یعنیQA را به ورودی کلاک CLK B متصل کنیم. نحوه انجام این کار در تصویر زیر نشان داده شده است.

پس می توان گفت که شمارنده BCD در واقع یک شمارنده باینری است که از 0000 تا 1001 شمارش را انجام می دهد و سپس ریست می شود: زیرا این توانایی را دارد که تمام فلیپ فلاپ های خود را بعد از رسیدن به عدد 9 پاک (Clear) کند.

اگر یک کلید فشاری SW1 را به ورودی کلاک CLK A متصل کنیم، آن گاه هر بار که کلید فشاری فشار داده شود، شمارنده یکی یکی شمارش را انجام می دهد.

اگر چهار دیود LED را به خروجی هایQAتاQD متصل کنیم، آن گاه آن چه که در خروجی دیده می شود در واقع همان شمارش دسیمال کد شده به باینری است. تصویر یک شمارنده ده دهی BCD 74LS90 در زیر نشان داده شده است.

با هر بار فشار دادن کلید فشاری SW1، یک عدد به مقدار شمارش افزوده می شود تا این که در نهایت مقدار شمارش به عدد 9 برسد که متناظر با 1001 باینری است. با اعمال دهمین فشار به کلید فشاری، خروجی هایQAتاQD به مقدار صفر ریست می شوند و یک چرخه شمارش جدید را شروع می کنند.

با استفاده از چنین پالس هایی می توانیم 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، خروجی های 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 سگمنت های مورد نیاز در سون سگمنت را روشن کند، مدار دیکودر (Decoder) نام دارد.