Thiết kế bộ đếm không đồng bộ mod 10

[Year]
PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ ĐẾM KHÔNG ĐỒNG BỘ MOD 10
I. Giới thiệu chung về bộ đếm.
1.Định nghĩa
- Bộ đếm là một dãy tuần hoàn có một đầu vào đếm và một đầu ra, mạch có số trạng thái trong
bằng chính hệ số đếm (ký hiệu là Kđ). Dưới tác dụng của tín hiệu vào đếm mạch sẽ chuyển từ
trạng thái trong này tới một trạng thái trong khác theo một thứ tự nhất định. Cứ sau Kđ tín hiệu
vào đếm, mạch lại trở về trạng thái xuất phát ban đầu.
- Theo cách làm việc, bộ đếm được phân làm hai loại:
• Bộ đếm đồng bộ (song song): Là bộ đếm mà các FF dùng để mã hóa cho các trạng thái
trong của bộ đếm thay đổi trạng thái cùng một lúc khi có tín hiệu vào đếm và sự
chuyển trạng thái không qua các trạng thái trung gian. Đặc điểm của bộ đếm này là tín
hiệu xung nhịp Ck được đưa vào đồng thời tới các FF.
• Bộ đếm không đồng bộ (nối tiếp): Là bộ đếm mà trong đó tồn tại ít nhất một cặp
chuyển trạng thái từ Si -> Sj mà trong đó các FF không thay đổi trạng thái cùng một
lúc.
- Ở đây ta xét bộ đếm không đồng bộ Mod 10 (MOD là số trạng thái trong một chu trình Bộ
đếm).
2. Các bước thiết kế bộ đếm
- B1: Vẽ đồ hình trạng thái của bộ đếm:
Căn cứ vào yêu cầu của bộ đếm cần thiết kế như Kđ và một số yêu cầu khác để xây dựng đồ
hình mô tả hoạt động của bộ đếm.
- B2: Xác định số FF của bộ đếm:
Mã hóa các trạng thái trong của bộ đếm theo mã đã cho. Trước tiên ta phải xác định được n là
số FF cần thiết kế để mã hóa cho Kđ trạng thái trong của bộ đếm. Sau đó mã hóa các trạng thái
trong của bộ đếm theo mã đã cho.
- B3: Xác định các hàm kích và hàm ra của các FF
- B4: Sơ đồ mạch thực hiện
Từ các phương trình đầu vào kích các FF và phương trình hàm ra, đưa ra sơ đồ mạch thức
hiện.
3. Các phần tử sử dụng trong bộ đếm.

3.1. Phần tử nhớ JKFF
[Year]
JKFF

Hình 3.1.1 Cấu trúc mạch của FF JK
+ JKFF có một đầu vào điều khiển Ck để thiết lập trạng thái đầu ra Q theo tín hiệu đầu vào hai
chân điều khiển là J và K.
+ Có hai tìn hiệu đầu ra tương ứng là Q và Q luôn có giá trị ngược nhau.
+ Có một chân Reset để cài đặt giá trị đầu ra Q về 0 khi có xung vào tích cực.
+ Có một chân vào thiết lập để thiết lập giá trị đầu ra Q lên 1 khi có tín hiệu vào tích cực.
Một JKFF làm việc dựa trên nguyên lý sau:
+ Bảng chức năng
Q
J K
Q’
0 0
0 1
1 0
1 1
Q
1
0
Q
+ Phương trình trạng thái
Q = J
Q
+
K
Q
[Year]

+ Bảng ứng dụng
Q Q’ J K
0 0 0 X
0 1 1 X
1 0 X 1
1 1 X 0

3.2. Cổng NAND
+ Bảng chức năng


II. Thiết lập bộ đếm không đồng bộ Mod 10.
1. Đồ hình trạng thái
S
0
S
1
S
2
S
3
S
4
0000
 →
CK
0001
 →
CK
0010

 →
CK
0011
 →
CK
0100

↑
Ck
↓
Ck
S
9
S
8
S
7
S
6
S
5

1001
 ←
CK
1000
 ←
CK
0111
 ←

CK
0110
 ←
CK
0101
2. Xác định số FF
- Vì số đếm hệ thập phân có Kđ = 10 nên ta phải sử dụng ít nhất 4FF vì 4FF mã hóa được 16
trạng thái.
- Sáu trạng thái thừa sẽ dùng cổng NAND để khóa và không đếm hết số trạng thái.
- Chọn 4 JKFF
Đầu vào
A B
Đầu ra
Q=
AB
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
[Year]
3. Lập bảng bảng mã hóa và bảng kích.
S D C B A D’ C’ B’ A’ J
D
K
D
J
C
K
C
J

B
K
B
J
A
K
A
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1

0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
0 0 0 0
0 X
0 X
0 X
0 X
0 X
0 X
0 X
1 X
X 0
X 1
0 X
0 X
0 X
1 X
X 0
X 0
X 0
X 1
0 X
0 X
0 X
1 X
X 0

X 1
0 X
1 X
X 0
X 1
0 X
0 X
1 X
X 1
1 X
X 1
1 X
X 1
1 X
X 1
1 X
X 1
+ Tối thiểu các hàm kích - sử dụng bìa Cacno.
-Từ bảng kích nhận thấy: J
A
= K
A
= 1(Vì tất cả các giá trị đều =1&X).



J
B BA
DC
00 01 11 10

00
01
11
10

⇒
J
B
=A
D

K
B BA
DC
00 01 11 10
00
01
11
10

⇒
K
B
= A

J
C BA
DC
00 01 11 10
1 X X

1 X X
X X X X
X X
X X 1
X X 1
X X X X
X X X X
[Year]
00
01
11
10

⇒
J
C
= AB


K
C BA
DC
00 01 11 10
00
01
11
10


⇒

K
C
= AB

J
D BA
DC
00 01 11 10
00
01
11
10
⇒
J
D
= ABC

K
D BA
DC
00 01 11 10
00
01
11
10
⇒
K
D
= A
1

X X X X
X X X X
X X
X X X
1
X X X X
X X X X

1
X X X X
X X X X
X X X X
X X X X
X X X X
1 X X