카운터 응용 : 여러가지 카운터

1. 기타 카운터

 1.1 링카운터(n개의 FF => n가지 상태)
 0001 -> 0010 -> 0100 -> 1000 -> 0001 
 처럼 하나의 F/F만 1인 카운터.
[D F/F사용, 여기표, 카르노맵 그려서 설계해보자]
출력과 입력이 상호 연결되어 링모양이 되는 것을 확인할 수 있다.
주의점 : 1000으로 초기화 해줘야 함!
 clr:0 (초기화) -> pr:1 ; 1000설정 
 응용 : 자판기[링카운터를 이용하여, 각 단계가 끝나면 처음으로 돌아온다]

1. 출력값이, 각 단계의 클록으로 적용되어 동작을 수행한다. 
2. 동작 완료후 클록을 발생하고, OR게이트를 통해 링카운터의 클록으로 입력된다.
3. 클록으로 인해 다음 카운팅을 출력한다.
 
1.2 존슨카운터(n개의 F/F => 2n가지 상태)
원리:
마지막 F/F에서(MSB) Q'을 LSB의 입력으로 넣어준다.
즉, 숫자를 한번 뒤집어서 n가지를 더 만들어주는 것.
1000 -> 1100 -> 1110 -> 1111 -> 0111 -> 0011 -> 0001 -> 0000 

D F/F를 사용하고, 마지막단 Q'만 빼면 링카운터와 동일하다.
단점 : 미사용상태
대처방법
                    1. preset, clear를 사용한다.
                     2. Dc = (Qa+Qc)*Qb로 3번째 F/F를 설계한다.

2의 원리를 알고싶으면 직접 설계해보자. 

2. IC 카운터
2.1 
 7493(16진 비동기 UP카운터)
2진 1개(A, Qa, R(0)1)
8진 1개(B, Qd,Qc,Qb, R(0)2 )

Qa를 B에 연결하면 16진으로 쓸 수 있다. 
[이해 안가면, ripple의 원리를 생각해보자]

2.2
 7492(12진 비동기 UP카운터)
2진 1개, 6진 1개(000,001,010,100, 101, 110) 

2.3
7490(10진 비동기 UP카운터)
2진 1개, 5진 1개(000,001,010,011,100) 
preset신호가 있다는 차이점.[Q9(1), Q9(2)]

2.4
74163(synchronous presettable mod-16 with synchronous clear)

synchronous : 동기
presettable : 초기값(preset) 설정가능 
mod -16 : 16진
with synchronous clear : clear신호가 clock에 동기됨.
즉, clear입력 후 clock edge에서 동작함.

=> 4-bit 동기 2진 카운터(mod-16)
: 4개의 D F/F, clear, load, enp, ent

load 1때 :병렬입력 (ABCD), 병렬출력(Qa,Qb,Qc,Qd)
ENP : positive active, 1일 때 enable, 1일 때, 카운터가 동작.
         0일 때 불변

사용 1: 더 높은 계수순서를 갖는 가운터.
ENP,ENT,RCO를 이용해 4bit -> 8bit -> 12bit 등으로 늘릴 수 있음.

RCO(ripple carry out) : 카운터의 최대값이 되면 1을 출력.
즉, 카운터를 여러개 연결되면, 아랫자리, 윗자리 등으로 구성가능.

사용2 : 임의의 modulus카운터
1. RCO를 load로 사용하여, 1이 되면, 병렬입력을 사용.
2. 출력을 NAND등으로 묶어서 clear

2.5
74162
(synchronous presettable BCD counter with asynchronous clear)
:4비트 10진

74161
(synchronous presettable mod-16 with asynchronous clear)

74160
(synchronous presettable BCD counter with asynchronous clear)
: 4비트 10진

           [74160과 74162의 차이는 찾아보고 업데이트 하겠습니다.]

74169
(synchronous presettable up/down mod-16 counter)
U/D : updown 핀. 1: up,  0: down

74168(synchronous presettable up/down BCD counter)
74190(synchronous presettable up/down BCD counter)
16진 동기식 up/down counter

74191 (synchronous presettable up/down mod-16 counter)
(CTEN])' =0 이면 계수가능, 1이면 정지
D/U' = 0 , up,     =1, down
4020(14 bit binary counter)
: 14bit up카운터, 주파수를 2의 14승 까지 줄임.

3. 카운터의 응용
3.1 디지털 시계
: 발진회로 -> 분주회로 -> 카운터회로 -> 디코더회로 -> 표시회로

발진회로 : clock 발생기 
 - 방법1 : 전원의 220[V] 60Hz,
 - 방법2 : CR(Capacitor, Resistor) 발진회로
 - 방법3 : 수정발진자(Crystal oscillator), 수정편의 고유진동수 이용

분주회로 : clock을 1Hz로 조정(1초에 1칸이니까)
카운터회로 : 1초, 1분, 1시간 등을 카운팅해서 셈하기. 
 
4020칩(÷2의 11승) ; 1Hz, 1sec
 7490칩(÷10) ; 0.1Hz, 10sec
 7492칩(÷6) ; 0.0167 Hz, 60sec
카운터를 연결하여, 600sec, 3600sec등을 만들어 분, 시로 환산한다.
분주회로 = 카운터회로임......

디코더회로 : 카운팅한 2진수를 7segment 입력을 위해 decoding
7447(common anode 7Segment),
7448(common cathod 7Segment)로 decoding 한다. 

- common anode : 공통입력 5V
- common cathod : 공통입력 GND


표시회로 : 7segment로 표시

그림 등 출처. 
http://contents.kocw.or.kr/html/2012/YeungNam/KimSungWon/9-1/default.htm