Bộ đếm thập phân

Trong kỹ thuật đo l†ờng phải dùng bộ đếm thập phân vì lý do đơn giản là từ tr†ớc tới nay, con ng†ời đã quen với sự sử dụng cơ số 10 trong đo đếm.

Hệ đếm nhị phân có †u điểm là: thực hiện dễ dàng các phép tính logic và cấu tạo dễ, khuyết điểm của hệ này là số hàng con số (độ dài từ mã) nhiều và không thuận tiện cho việc đọc kết quả đo. Do vậy, cần phải thực hiện biến đổi kết quả từ việc hiển thị trong hệ cơ số 2 sang hệ 10.

Có hai ph†ơng pháp thực hiện cấu tạo đếm thập phân chủ yếu:

- Dùng các phần tử có 10 trạng thái ổn định. Ví dụ đèn có khí Decatron; bộ đếm vòng 10 trạng thái,...

- Dùng cách mắc nối tiếp các mạch đếm nhị phân và có thực hiện phản hồi.

a. Bộ đếm vòng

Sơ đồ bộ đếm vòng ghi dịch trạng thái nh† hình 4-35.

Hình 4-35

Mỗi xung đều đ†ợc đ†a vào đồng thời tất cả các tri-gơ đếm. Song chỉ có tri-gơ T₀ (ví dụ dùng ở trạng thái logic 1) bị tác động, còn tất cả các tri-gơ T₁ yT₉ (ví dụ dùng ở trạng thái logic 0) không bị tác động. T₀ đổi trạng thái lại tạo ra xung tác động tới T₁ làm T₁ lật trạng thái. Quá trình cứ đ†ợc ghi dịch nh† vậy khi có xung đếm tác động vào.

b. Ph†ơng pháp cấu tạo bộ đếm thập phân bằng cách dùng chuỗi đếm nhị phân có hồi tiếp

Cách tổ hợp: Khi mắc nối tiếp n tri-gơ (ô đếm nhị phân) thì dung l†ợng đếm là K=2ⁿ. Vậy muốn xây dựng bộ đếm có K_đz2ⁿ thì cần giảm bớt trạng thái ổn định của bộ đếm K=2ⁿ (K_đ < K =2ⁿ).

Do vậy, số ô đếm (số bit) của bộ đếm có cơ số đếm K_đ bất kỳ là:

Do vậy, số ô đếm (số bit) của bộ đếm có cơ số đếm K_đ bất kỳ là:

n t log₂K_đ, và n phải là số nguyên.

n t log₂K_đ, và n phải là số nguyên.

Số l†ợng trạng thái ổn định phải giảm là:

Số l†ợng trạng thái ổn định phải giảm là:

m=2ⁿ - K_đ m=2ⁿ - K_đ

Biểu diễn m d†ới dạng mã số nhị phân với số bit của mã là n sau đó dùng phản hồi để giảm trạng thái.

Biểu diễn m d†ới dạng mã số nhị phân với số bit của mã là n sau đó dùng phản hồi để giảm trạng thái.

Ví dụ: Xây dựng bộ đếm thập phân K_đ = 10 Ví dụ: Xây dựng bộ đếm thập phân K_đ = 10 Số l†ợng tri-gơ (ô đếm nhị phân) là:

Số l†ợng tri-gơ (ô đếm nhị phân) là:

n t log₂10 = 3,4 . Lấy số nguyên là 4, vậy n=4.

n t log₂10 = 3,4 . Lấy số nguyên là 4, vậy n=4.

Số l†ợng trạng thái ổn định cần phải giảm bớt là Số l†ợng trạng thái ổn định cần phải giảm bớt là

m=2⁴ - 10 = 16 - 10 =6 m=2⁴ - 10 = 16 - 10 =6

Biểu diễn 6₍₁₀₎ d†ới dạng cơ số 2 với 4 bit: m=0110 Biểu diễn 6₍₁₀₎ d†ới dạng cơ số 2 với 4 bit: m=0110

Nh† vậy, tín hiệu từ hàng bit già đ†a phản hồi về phải đảm bảo ghi tr†ớc vào bộ đếm số 0110.

Ví dụ mạch thực hiện nh† hình 4-36

Hình 4-36

Mạch đếm có thực hiện phản hồi về để thiết lập trạng thái 1 cho T₂ và T₃, đó là trạng thái đầu của bộ đếm; đầu xoá cũng đ†ợc tổ hợp để đạt đ†ợc trạng thái đó.

Có thể giải thích bộ đếm bằng đồ thị trạng thái nh† bảng 4-1

Bảng 4-1

Ban đầu có trạng thái 0110. Đầu ra tri-gơ B₁, B₂, B₃, B₄ có xung chuyển khi tri-gơ t†ơng ứng chuyển trạng thái từ 1 o 0.

Với cách tổ hợp mạch nh† trên, thì mã số ghi nhớ trên bộ đếm là không đúng với mã cơ số 2 biểu thị số xung đếm ở đầu vào.

Một ví dụ khác của bộ đếm, cũng đ†ợc tổ hợp theo ph†ơng pháp trên, nh†ng ghép nối với nhau ở đầu ra A và đầu ra B của các tri-gơ đếm nh† hình 4-37.

Hình 4-37

Trạng thái ban đầu của các tri-gơ khi ch†a có xung vào là 000. Khi tri-gơ chuyển trạng thái từ 0o1 thì đầu ra A có xung chuyển ghép sang tri-gơ khác. Khi tri-gơ chuyển trạng thái từ 1o0 thì đầu ra B có xung chuyển ghép đi.

Cách tổ hợp bộ đếm loại này cũng có tình trạng mã số trạng thái các tri-gơ không phù hợp với mã số viết theo cơ số 2 biểu thị số xung đếm ở đầu vào.

c. Ph†ơng pháp cấu tạo bộ đếm thập phân có biến đổi trạng thái theo mã số bậc tự nhiên

Trong kỹ thuật đo l†ờng số, để thuận tiện cho việc kiểm tra, th†ờng có các cách xây dựng bộ đếm thập phân có trạng thái ghi nhớ phải t†ơng ứng với số xung đếm đ†ợc biểu diễn theo cơ số đếm nhị phân.

Thông th†ờng, ng†ời ta có hai cách tổ hợp mạch đếm loại này, bằng cách:

- Іa vào bộ đếm một xung, bằng m, vào nhịp đếm cuối cùng, để bộ đếm tràn.

- Cấm các xung chuyển, ở nhịp đếm cuối cùng.

1. Ví dụ, bộ đếm đ†ợc cấu tạo nh† cách thứ nhất ở hình 4-38

Bộ đếm đ†ợc tổ hợp để có thể biến đổi trạng thái bình th†ờng cho tới nhịp xung đếm cuối cùng, thì dựa vào mạch phản hồi, nó đ†ợc đ†a một số l†ợng trạng thái ổn định cần loại trừ (số m trạng thái), để cho bộ đếm tràn (hay là quay trở lại trạng thái ban đầu).

Trong mạch hình vẽ 4-38, mạch “Và” chỉ thông khi T₄ và T₁ cùng ở trạng thái 1.

Mạch đếm làm việc ghi nhớ trạng thái bình th†ờng từ xung 1 đến xung thứ 9. Trạng thái hết xung đếm thứ 9 là 1001, khi đó mạch “Và” có thể sẵn sàng thông.

Hình 4-38

Khi có xung thứ 10, T₁ bị tác động chuyển trạng thái từ 1o0; đầu B₁ có xung chuyển qua, “Hoặc1” tác động chuyển T₂ từ trạng thái 0o 1.

Tín hiệu xung 10, qua “Và” vào dây chậm (điều chế 1), qua “Hoặc 1” tác động T₂ làm T₂ chuyển trạng thái từ 0o1; đầu ra B₂ có xung chuyển, tác động T₃ qua “Hoặc 2”

làm T₃ chuyển từ trạng thái 0o1.

Khi T₃ xác lập trạng thái 1, thì tín hiệu qua điều chế 2, qua “Hoặc 2” lại chuyển T₃ từ trạng thái từ 1o0; đầu ra B₃ có xung chuyển tác động lên T₄ làm T₄ chuyển trạng thái từ 1o0.

Nh† vậy sau 10 xung đếm, trạng thái bộ đếm là: 0000.

Điều kiện yêu cầu để đảm bảo tin cậy là: W_VA<W_{đảo tri-gơ}<W_DC.

2. Ví dụ bộ đếm đ†ợc cấu tạo bằng cách cấm các xung chuyển ở nhịp đếm cuối cùng nh† hình 4-39.

Trạng thái ban đầu của bộ đếm là : 0000, bộ đếm bình th†ờng từ xung 1 đến xung thứ 9; 1001. Khi có xung 10, T₁chuyển 1 o0, có xung chuyển qua “Và 1”và “Và 2”

thông, có xung qua “Hoặc” chuyển T₄ : 1o0, “Và 1” cấm nên T₂ không chuyển. Trạng thái bộ đếm sau xung 10 là: 0000.

Hình 4-39

4.4.3 Bộ giải mã trong thiết bị đo số