Sensör Verisi ile Sayıcı devresi oluşturma

Girilen Herhangi bir sensor verisinin 7-segmentde gösterilmesi yazısının devamıdır:

(Not: Şekildeki isimlendirme ile anlatımdakinde farklılık olabilir -U5, U6 gibi- mühim olan olayın anlaşılması)

Kişi kapıdan içeri girerken önce 1. sensör kesildiğinde U5 AND kapısından 1 sinyali elde edilecektir. Bu arada diğer AND kapıları 0 sinyali verecektir.U5 AND kapısının çıkışı U1:A FF-unun setine uygulanarak Q ucunda 1 sinyali oluşturur ki, bu da U4:A FF-nun D’sine uygulanacaktır (Kişi buradan geri dönerse sistem başlangıçdaki haline dönecektir). Daha sonra yolcu kapıdan geçmeye devam ederse 00 durumunda tüm AND kapıları 0 vereceğinden FF-da durum değişmeyecektir (Kişi buradan da geri dönerse 11 durumunda sistem başlangıçtaki haline dönecek, yani sayaca hiç bir sinyal gönderilmeyecektir). Kişi, bir sonraki adımda 10 sinyali yolladığında  U6 AND kapısından alınan 1 sinyalini U4:A flip flopunun CLK-una uygulandığında FF-un Q-ucundaki 0 sinyali 1 olarak sayaca gönderilir. Buradan yollanılan 1 içeri girenleri 1 artıracak. Kişi girmeye devam ettiğinde 11 sinyali yollandığında U3 AND kapısı tüm FF ‘ları resetleyeceğinden ilk duruma dönülecektir.

JOHNSON SAYICISI

JOHNSON SAYICISI

Döngüsel Sayıcı uygulaması için yazmacı oluşturan flip-flopların çıkışlarını, bilgiyi sırayla düzgün bir biçimde birbirine aktaracak biçimde bağladığımızı belirtmiştik.  Bu durumda eğer N adet FF bağlanıyorsa yazmacın N kadar durumu vardı.  Başka bir deyişle sayıcı N’e kadar sayabiliyordu.  Örneğin N=4 ise  sayıcının 4 durumu vardı ve 0001 – 1000 -0100 - 0010 – 0001 – 1000 ... diye 1 – 8 – 4 – 2 – 1 – 8 ... düzeninde sayıyordu.

Oysa yazmacın son FF’ını ters olarak başa bağlarsak Johnson tipi bir sayıcı elde ederiz:

Sayma Düzenlerinin Bozulması- Doğrudan Sıfırlama veya Dolaylı Sıfırlama

Sayma Düzenlerinin Bozulması

Özel uygulamalar için sayıcıların sayma düzenlerinin bozulması gerekebilir.  Örneğin üç flip-floptan oluşan bir sayıcı normal düzen içinde 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111, 000, 001 ... düzeninde sayar.  Oysa biz yalnızca 0 – 5 arasında saymasını istersek. 000, 001, 010, 011, 100, 101, 000, 001, ... düzeninde saymasını sağlamamız gerekecektir.  Bu erken sıfırlamanın da başlıca iki yöntemi vardır: Doğrudan Sıfırlama veya Dolaylı Sıfırlama.

Doğrudan Sıfırlamalı

Örnek olarak 00, 01, 10, 00 ... diye sayan bir sayıcı yapmak isteyelim.  İki adet JK tipi FF kullanmaya karar verir ve JK FF’ın işlevsel tablosunu düşünürsek:

Eşzamanlı Sayıcılar

Eşzamanlı Sayıcılar

Eşzamanlı olmayan sayıcıların en önemli sakıncası FF’lardaki gecikmelerin birikmesi ve özellikle yüksek hızlarda ve büyük sayıcılarda etkili olmasıdır.  Yukarıda çizdiğimiz çıkış eğrilerinde FF’lardaki gecikme göz önüne alınınca bu durum görülebilir:

SAYICILAR ve YAZMAÇLAR Eşzamanlı Olmayan Sayıcılar

SAYICILAR ve YAZMAÇLAR

Flip-Flop’lar özel biçimlerde birbirine bağlanarak sayıcı (counter) ve yazmaç (register) elde edilir.  Bu bölümde önce sayıcılar, ardından yazmaçlar incelenecektir.

Sayıcılar çok çeşitli biçimlerde sınıflanabilirse de en azından Eşzamanlı (synchronous) olan ve Eşzamanlı Olmayan (asynchronous) olarak iki ana grupta toplanabilir.

Eşzamanlı Olmayan Sayıcılar

Aşağıdaki şekildeki bütün FF’ların J ve K girişleri 1’e bağlanmıştır.  Bu durumda aldıkları her saat darbesiyle konum değiştirecek biçimdedirler.  Ayrıca birinci FF’ın Q çıkışı ikincinin saat girişine; ikincinin çıkışı üçüncünün saat girişine … bağlanmıştır.

Döngüsel Sayıcılar

Döngüsel Sayıcılar

Yazmacın çıkışını girişe bağlarsak bir döngüsel sayıcı (ring counter) elde ederiz:

Bu tür bağlanmış bir yazmaca 0001 sayısını bir biçimde yüklediğimizi ve saat darbeleriyle döndürmeye başladığımızı varsayalım.  FF’ların çıkışlarına paralel olarak baktığımızda 1000, 0100, 0010, 0001, 1000, 0100, 0010 … (on tabanlı sayılarla 8, 4, 2, 1, 8, 4 …) düzeninde sayacaktır.  Benzer biçimde 1010 ile başlarsa bir sonraki adımda 1010 olacak ve 1010, 0101, 1010, 0101 … (on tabanlı sayılarla 10, 5, 10, 5 …) düzeninde sayacaktır.  Bu örnekleri ve dört FF’tan oluşan bir yazmaç için diğer olasılıkları düşünürsek aşağıdaki durum diyagramını çizebiliriz:

Eğer istediğimiz sayıcının 1000, 0111, 0010, 0001 düzeninde saymasıysa herhangi bir bozulma ile diğer düzenlerden birine gitmesini istemeyiz.   Dikkat edilirse istediğimiz düzende birinci FF’ın 1 olması için A, B ve C FF’larının çıkışlarının 000 olması gerekmektedir.  Aşağıda böyle bir devrenin şeması ve durum diyagramı gösterilmiştir.