عداد الحلقة في الاتصالات Ring Counter 

تعمل العدادات في أنماط مختلفة من الوحدات، والتي يتم تمثيلها بعدد حالات الدورة، وهناك نوعان من العدادات هما عداد متزامن وغير متزامن، حيث يقوم العداد المتزامن بإنشاء إشارة ساعة الإدخال ويكون العداد غير المتزامن مستقلاً عن إشارة ساعة الإدخال، أمّا العداد المتزامن هو عداد سجل التحول الذي يصنف كذلك على أنّه عداد حلقي من النوع الدائري والنوع الملتوي.

ما هي العدادات Counter؟

العدادات: هو عبارة عن دوائر متسلسلة وظيفتها حساب نبض وتواتر ووقت الإشارة باستخدام إشارة ساعة واحدة، كما إنّه مكون مهم للإلكترونيات الرقمية؛ لأنّ الأجهزة الإلكترونية بأكملها تعمل على العدادات، حيث تم تصميمها عن طريق تجميع مجموعة متشابهة أو مختلفة من “flipflops”.

ما هو عداد الحلقة في الاتصالات Ring Counter؟

عداد الحلقة “Ring Counter”: يُعرف أيضاً باسم عداد سجل التغيير “SISO” أي تسلسلي في النواتج المتسلسل، حيث يتم توصيل ناتج “flip flop” بمدخل “flip flop” الذي يعمل بمثابة عداد دائري، كما يمكن تصميم العداد الدائري باستخدام أربعة “D-Flip Flops” مع إشارة ساعة مشتركة، ويمكن توصيل مدخلات التجاوز بالضبط المسبق والواضح.

أولاً: مخطط كتلة من حلقة عداد:

• عدد الحالات المستخدمة هو “4”، حيث أنّ عدد الحالات تساوي عدد “flip flops” المستخدمة.

• ضبط مسبق أو مسح الوظيفة الرئيسية لهذا، فإذا تغيرت إشارة ساعة الإدخال سوف يتغير قيمة الإنتاج أيضاً.

ثانياً: الاتصالات تكون على النحو التالي:

• مدخل واحد مرتبط بأول فليب فلوب “ff0-Q0”.

• يتم توصيل مُدخل آخر بـ “CLR” في حالات “flipflops” الثلاثة الإضافية، مثل “ff1″ و”ff2″ و”ff3”.

ثالثاً: نظرية عمل عداد الحلقة:

على سبيل المثال، إذا كان شرطاً يكون فيه الإعداد المسبق يساوي “0000”، وبعد ذلك تكون المخرجات التي تم الحصول عليها عند كل فليب على النحو التالي، وبالنسبة إلى “FF0″، يكون الناتج عند “Q0” هو “1”، بينما في “flipflops” الأخرى مثل “ff” و”ff2″ و”ff3″ التي ترتبط بمسح، حيث تكون “CLR = 0” النواتج التي تم الحصول عليها في “Q1 = Q2 = Q3 = “0، كما يمكن فهم ذلك من خلال استخدام جدول “truth table”، وأشكال الموجة الناتجة التي تم الحصول عليها عند إنجازها باستعمال كود “Verilog HDL” في برنامج “Xilinx”.

حيث أنّ المدخلات هي “ORI” و”CLK” و”X” ويمكن أن تُعد بأنّها الساعة، وإمّا حافة موجبة أو حافة سلبية والنواتج هي “Q0″ و”Q1″ و”Q2” و”Q3″، حيث من الجدول يمكن أن تكون “1” قد تم إزاحته قطرياً من “Q0” إلى “Q3″، ومرة ​​أخرى سينتقل مرة أخرى إلى “Q0″، وهذا يدل على أنّه يعمل مثل عداد الحلقات.

تصنيف العدادات الحلقية:

أولاً: نوع مستقيم:

الاسم البديل للنوع المستقيم هو “عداد ساخن واحد”، حيث يتم إعطاء ناتج نهاية الوجه المتأرجح كتغذية مرتدة لمدخلات بدء التقليب، كما يتم استخدام  الرقم الثنائي “0/1” في شكل حلقة، حيث يتم استعمال إشارتين من إشارات التحكم مسبق الضبط “PR” وإشارة الساعة “CLK”، حيث يتم ربط “PR” بـ “FF0” وتربط “CLR” في “FF3”.

ثانياً: نوع ملتوي:

الاسم البديل للنوع الملتوي هو عداد تبديل الذيل أو المشي أو نوع جونسون، حيث أنّ الناتج المكمل من نهاية “flip flop” هو التغذية المرتدة لبداية مدخلات “flip flop”، حيث ينبثق تيار “1” و”0″ في شكل حلقة، كما يستعمل العداد الملتوي إشارتين للتحكم مثل “CLK” و”ORI”، كما يُعد “CLK” و”ORI” معروفين في جميع حالات “flip flops” الأربعة.

الفرق بين عداد نوع الحلقة وعداد نوع جونسون:

أولاً: عداد الحلقة:

تم تطوير هذا العداد عن طريق تعديل سجل التحول، كما يتم إرجاع الناتج الحقيقي لآخر فليب فليب مباشرة إلى إدخال البيانات من أول فليب فليب، وبالتالي توليد سلسلة من النبضات، فعلى سبيل المثال بالنسبة لسجل إزاحة “D Flip-Flop”، يتم توصيل ناتج “Q” لآخر فليب فلوب بمدخل “D” لأول فليب فليب كما تُستخدم هذه العدادات في النظام الرقمي لتوليد نبضات التحكم.

ثانياً: عداد جونسون:

عداد جونسون هو عكس “Ring Counter”، حيث يتم تغذية التغذية الراجعة من آخر فليب فليب بشكل عكسي لإدخال البيانات في أول فليب فليب، فعلى سبيل المثال بالنسبة لسجل إزاحة “D Flip-Flop” يتم تغذية إنتاج “~ Q” لآخر فليب فليب إلى إدخال “D” لأول فليب فليب، كما يمكن أيضاً استخدام هذه العدادات كقسمة على “n”.

مزايا عداد الحلقة:

• يمكنه ترميز وفك تشفير المنطق.

• يمكن أن يتم التنفيذ باستخدام زحافات “JK” و”D”.

عيوب عداد الحلقة:

• من أصل “15” حالة، يتم استخدام 4 حالات.

• عدم البدء الذاتي.

تطبيقات عداد الحلقة:

• عداد التردد.

• المحول “ADC“.

• الساعات الرقمية.

• قياس الموقتات والمعدل، مثل دوائر الوقت والغسالات والمنبه.

• بالتوازي مع الدوائر المنطقية لتحويل البيانات التسلسلية.

• مولد الموجات الثلاثية الرقمية.

• توليد جهد الدرج.

• دوائر مقسم التردد لإشارات الساعة، حيث تردد الإدخال مقسوماً على “2”.

• عداد العقد المتزامن أو دائرة المقسم.

• كمولد موجه ثلاثي الأطوار ينتج “1200” مرحلة، أي عداد جونسون ثلاثي المراحل.

أنواع العدادات الرقمية:

ينتج عن الترابط بين “flip-flops” تصنيف العدادات، وعلى الرغم من تطبيق إشارة الساعة الواحدة على العدادات، هناك فرق بين العملية على أساس الديك المفرد المطبق على “flip-flops” في الدائرة أو الإشارة المطبقة على “flip-flops” الرئيسي.

أولاً: عدادات غير متزامنة:

يُشار إلى العدادات غير المتزامنة أيضاً بعدادات التموج، وأبسط تصميم بين العدادات الأخرى هو عداد التموج، كما يكون مطلوب أقل كمية من الأجهزة لهذا العداد، ويعكس انعكاس إحدى المراحل الانقلاب في مرحلة أخرى في عدادات غير متزامنة، كما توصف هذه العدادات كذلك باسم “العدادات التسلسلية”.

ثانياً: عدادات متزامنة:

يتم تشغيل كل فليب فليب في الدائرة بنفس الساعة في نفس الوقت، وهذا ممكن عن طريق ربط كل خط ساعة فليب فليب بساعة واحدة، كما ستكون العملية التي حدثت في مثل هذه الأنواع من الدوائر بالتنسيق أو التزامن مع جميع “flip-flops” الموجودة، ومن ثم يشار إليها باسم عدادات متزامنة.

بناءً على إشارة الساعة المطبقة، يتم تصنيف العدادات على أنّها عدادات متزامنة وغير متزامنة، في النوع غير المتزامن يتم توفير أول فليب فليب فقط بواسطة الديك الرئيسي، كما يتم تشغيل “flip-flops” المتبقية بالناتج الذي تم الحصول عليه في المرحلة السابقة من “flip-flops”، وهناك فئة أخرى من العدادات يشار إليها باسم العدادات العشرية، وهذا العداد قادر على حساب النبضات لعشر قيم، كما يتم العد من “0” إلى “9”، حتى هذا العد يمكن أن يمتد إلى “15 حالة”.