Δυαδικός ασύγχρονος απαριθμητής 4-bit από JK flip-flops (TOGGLE), μέτρηση 0→15 (modulo 16), ρόλος PRESET/CLEAR, και αλλαγή modulo (απαριθμητής modulo 12 με αποκωδικοποίηση+CLEAR).

Πίνακας μέτρησης δυαδικού απαριθμητή 4-bit

Ζητούμενο: Δίνοντας παλμούς στον απαριθμητή, συμπληρώστε τον πίνακα των εξόδων Q4Q3Q2Q1. Λειτουργεί σωστά;

Πώς σκεφτόμαστε: Κάθε JK-FF σε TOGGLE αντιστρέφεται· ο ασύγχρονος συνδυασμός μετρά σε δυαδικό 0→15.

Λύση:

Ακολουθία (Q4Q3Q2Q1): 0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→…→1111.
Μετά το 1111 (15), ο επόμενος παλμός επαναφέρει στο 0000 (κύκλος).
Ο απαριθμητής μετρά σωστά 0→15 (16 καταστάσεις = modulo 16).

Απάντηση: Ο απαριθμητής μετρά δυαδικά 0→15 και επαναλαμβάνει (modulo 16). Λειτουργεί σωστά.

Πρόσεξε:

Q1 = LSB (αλλάζει σε κάθε παλμό)· Q4 = MSB (αλλάζει κάθε 8 παλμούς).
n flip-flops → 2ⁿ καταστάσεις.

Ασύγχρονη είσοδος PRESET

Ζητούμενο: Ενεργοποιήστε τις εισόδους PRESET (CLEAR ανενεργές). Ποιες οι έξοδοι Q4Q3Q2Q1; Αλλάζουν με παλμούς;

Πώς σκεφτόμαστε: Το PRESET θέτει ασύγχρονα κάθε FF στο «1», υπερισχύοντας του ρολογιού.

Λύση:

Με PRESET ενεργό: Q4Q3Q2Q1 = 1111 (αμέσως).
Δίνοντας παλμούς ρολογιού: οι έξοδοι ΔΕΝ αλλάζουν — παραμένουν 1111 όσο το PRESET είναι ενεργό.

Απάντηση: PRESET ενεργό → Q4Q3Q2Q1=1111, και οι παλμοί δεν αλλάζουν τις εξόδους (ασύγχρονο, υπερισχύει).

Πρόσεξε:

Το PRESET «παγώνει» τον απαριθμητή στο 1111.
Ασύγχρονο = δρα ανεξάρτητα από το ρολόι.

Ασύγχρονη είσοδος CLEAR

Ζητούμενο: Ενεργοποιήστε τις εισόδους CLEAR (PRESET ανενεργές). Ποιες οι έξοδοι; Αλλάζουν με παλμούς; Διατυπώστε συμπεράσματα.

Πώς σκεφτόμαστε: Το CLEAR μηδενίζει ασύγχρονα κάθε FF, υπερισχύοντας του ρολογιού.

Λύση:

Με CLEAR ενεργό: Q4Q3Q2Q1 = 0000 (αμέσως).
Δίνοντας παλμούς: οι έξοδοι ΔΕΝ αλλάζουν — παραμένουν 0000 όσο το CLEAR είναι ενεργό.
Συμπέρασμα: PRESET/CLEAR υπερισχύουν του ρολογιού — χρησιμεύουν για αρχικοποίηση/μηδενισμό του απαριθμητή.

Απάντηση: CLEAR ενεργό → Q4Q3Q2Q1=0000, οι παλμοί δεν αλλάζουν τίποτα. PRESET/CLEAR υπερισχύουν του ρολογιού.

Πρόσεξε:

Το CLEAR χρησιμοποιείται για να ξεκινήσει η μέτρηση από το 0.
Δεν ενεργοποιούμε PRESET και CLEAR ταυτόχρονα.

Απαριθμητής modulo 12

Ζητούμενο: Σχεδιάστε απαριθμητή modulo 12 με βάση τη διαδικασία αλλαγής του modulo.

Πώς σκεφτόμαστε: Προσθέτουμε λογική που ανιχνεύει την κατάσταση 12 (1100) και ενεργοποιεί το CLEAR για άμεσο μηδενισμό.

Λύση:

Χρησιμοποιούμε πύλη AND που ανιχνεύει την κατάσταση 12 = 1100 (Q4=1, Q3=1).
Η έξοδος της πύλης οδηγείται στα ασύγχρονα CLEAR όλων των flip-flops.
Έτσι μόλις ο απαριθμητής φτάσει το 12, μηδενίζεται αμέσως → μετρά 0,1,…,11 και ξαναρχίζει (12 καταστάσεις).

Απάντηση: Modulo 12: πύλη AND ανιχνεύει το 1100 (=12) και ενεργοποιεί το CLEAR. Ο απαριθμητής μετρά 0→11.

Πρόσεξε:

Γενικός κανόνας: για modulo N, ανιχνεύουμε την κατάσταση N και τη συνδέουμε στο CLEAR.
Το 12=1100 απαιτεί AND των Q4 και Q3.

Προηγούμενο Στοιχείο

Επιστροφή στην Ενότητα

Επόμενο Στοιχείο