Sayıcı ve Kaydediciler

Konu Anlatımı

Sayıcı ve Kaydediciler

Sayıcı ve Kaydediciler, Elektronik Atölyesi dersi kapsamındaki Dijital Elektronik ünitesinin temel konularından biridir. Bu konu alanın gerektirdiği bilgi ve becerilerin kazandırılmasına temel oluşturur.

Temel Bilgiler

• Ve, veya, değil temel lojik kapılardır.
• Flip-flop 1 bit bilgi saklar.
• Sayıcı devreleri darbe sayar.

Uygulama ve Dikkat Edilmesi Gerekenler

Bu konunun uygulamasında iş güvenliği kurallarına uyulmalı, kullanılan araç ve malzemeler amacına uygun seçilmeli ve yapılan işlemler standartlara göre kontrol edilmelidir. Öğrenilen bilgiler atölye ve iş yeri uygulamalarıyla pekiştirildiğinde kalıcılık artar.

Flip-Flop ve Çalışma Mantığı

Flip-flop, clock (saat) sinyalinin etkisiyle bir bit bilgisini saklayan en küçük bellek elemanıdır. RS flip-flop set-reset girişleriyle çalışır; her iki girişin de 1 olması durumu tanımsız olduğu için bu kombinasyon kaçınılır. JK flip-flop, RS'in tanımsızlığını giderir: J = K = 1 iken clock kenarında çıkış tersine döner (toggle). D flip-flop girişteki değeri clock kenarında çıkışa geçirerek gecikme elemanı, T flip-flop ise 1 geldiğinde durumu çevirerek bölücü olarak kullanılır.

Sayıcı Yapıları

Ripple sayaçta aşamaların gecikmeleri toplanır; bu yüzden yüksek frekanslarda ara durumlar yanlış okunabilir. Senkron sayaçta tüm aşamalar aynı clock ile tetiklendiğinden ara durum oluşmaz, genellikle tercih edilir.

Kaydedici (Register) Kavramı

Kaydedici, clock ile adımlanarak veri saklayan flip-flop dizisidir. Paralel kaydedicide veri tüm bitler aynı anda yazılır ve okunur; seri kaydedicide veri bit bit kaydırılır. Kaydırma (shift) register, seri-parallel ve parallel-seri dönüşümlerde kullanılır. Bir shift register hem veri saklar hem de bitleri sağa veya sola kaydırarak çarpma-bölme ve gecikme işlemleri için temel oluşturur.

Sayıcı Sınırı ve Frekans Bölme

n adet flip-flop 2ⁿ farklı durum saklayabilir. mod-N bir sayaç için 2ⁿ ≥ N koşulu aranır; mod-10 (ondalık) sayaç için 3 flip-flop yetersizdir çünkü 8 < 10, en az 4 flip-flop gerekir. T flip-flop kullanan sayaçta her aşama frekansı ikiye böler; n aşamalı yapıda çıkış frekansı f / 2ⁿ olur. Zaman sayıcıları ve frekans bölücü devreler bu ilkeye dayanır.

Sınav Odaklı Notlar

Sınavlarda durum sayısı, mod sınırı, frekans bölme ve flip-flop giriş etkileri sorulur. n → 2ⁿ ve f / 2ⁿ bağıntıları bu konunun en çok çıkan iki hesabıdır.

Sayıcı Seçiminde Dikkat Edilecekler

Bir sayaç seçilirken önce istenen durum sayısı belirlenir, ardından bu sayıyı karşılayacak en az kaç eleman gerektiği bulunur. Frekans bölme uygulamasında çıkışın girişe oranla kaçta bire indiği, sayaç yönü ve sıfırlama girişinin ne zaman kullanıldığı da tasarım kararını etkiler. Kaydedici tarafında ise veri yolu genişliği, yazma zamanlaması ve paralel-seri dönüşüm gerekliliği birlikte değerlendirilir.

Temrin ve Uygulama Notları

1.41 4017 Yürüyen Işık Devresi

4017 on çıkışlı sayıcıdır; saat palsleri geldikçe çıkışları sırayla etkinleşir. Frekans 1 ile 10 Hz aralığında değiştirilerek yürüyen ışığın hızı gözlenir. Logic analyser ile çıkış sırası izlenir.

1.39 ve 1.38 İleri-Geri Sayıcı ve LDR'li Sayıcı

40110 ile iki basamaklı 0 ile 99 arası ileri ve geri sayım yapılır. Buton zıplaması sayıcıyı yanlış sayım yaptırabilir; önlemi gerekir. LDR'li sayıcıda 7447 BCD değeri yedi segmente çevirir ve ortak anotlu display kullanılır.

1.47, 1.48, 1.40, 1.46 Kaydırma, Diyot Kodlama ve Matris Display

74164 shift register ile 16 LED sırayla yakılıp söndürülür; giriş dizisiyle kayan yazı elde edilir. Üç sütunlu tuş takımından diyotlarla BCD kod üretilir. Demultiplexer ve sayıcı ile 8x8 matris taranır; göz hızlı tarama sayesinde sabit bir görüntü algılar.

Sınavda: 4017'nin çıkış sırası, buton zıplamasının önlemi ve matris taramanın göz özelliğine dayanması sorulabilir.

Ne Öğreneceğiz

Elektronik Atölyesi dersi kapsamında Sayıcı ve Kaydediciler konusu. Bu konuda ögrenme çıktıları:

• Sayıcı ve Kaydediciler ile ilgili temel kavramları açıklar.
• Sayıcı ve Kaydediciler konusunun Elektronik Atölyesi dersi içindeki yerini ve önemini belirtir.
• Konuyla ilgili araç, gereç ve malzemeleri amacına uygun seçer.
• İş sağlığı ve güvenliği kurallarına uygun çalışır.
• Öğrendiği bilgi ve becerileri atölye/iş yeri uygulamalarında kullanır.

Ön Bilgi

Bu konuya başlamadan önce temel kavram ve ön koşulları kavramanız yardımcı olacaktır. Konunun çerçevesinde şu kavramlar dikkat ister:

• Ve, veya, değil temel lojik kapılardır.
• Flip-flop 1 bit bilgi saklar.
• Sayıcı devreleri darbe sayar.
• D flip-flop, çıkışa clock kenarında girişteki değeri geçirir; gecikme ve veri saklama elemanıdır.
• Ripple sayaç ile senkron sayaç aynı sayıyı üretse de gecikme davranışı bakımından farklıdır.
• Kaydırma registeri seri-veriyi bit bit kaydırır ve seri-paralel dönüşümünde kullanılır.

Basit Örnek ve Günlük Yaşam

Günlük yaşamda ve mesleki bağlamda bir uygulama:

Soru: Ve, veya, değil temel lojik kapılardır.

1. Konuyu tanımla ve ilgili kavramları belirle.
2. Doğru yöntem veya hesaplamayı uygula.
3. Sonucu standartlara göre kontrol et.

Sonuç/cevap: Doğru uygulama sonucunda konuyla ilgili kazanım elde edilir.

Adım Adım Çözülmüş Örnek

Sayıcı ve Kaydediciler - Örnek 1 konusunun adımları:

1. Konuyu tanımla ve ilgili kavramları belirle.
2. Doğru yöntem veya hesaplamayı uygula.
3. Sonucu standartlara göre kontrol et.

Karşılaştırma Tablosu

Özet

Sayıcı ve Kaydediciler, Elektronik Atölyesi dersi kapsamında ele alınan temel konulardan biridir. Ve, veya, değil temel lojik kapılardır. Flip-flop 1 bit bilgi saklar. Sayıcı devreleri darbe sayar. Bu bilgiler uygulama ve iş güvenliği kurallarıyla birlikte pekiştirilmelidir.

Kendini Dene

Soru: 32 MHz'lik bir saat sinyalinin 4 aşamalı T flip-flop sayaçtan geçirilerek bölünmesini hesapla; elde edilen çıkış frekansını ve her bir aşamada frekansın nasıl azaldığını göster.

Örnek cevap: Puanlama anahtarı: f / 2ⁿ bağıntısı doğru yazılır (4 puan); 32 / 2⁴ = 2 MHz sonucu bulunur (4 puan); Aşama aşama 16, 8, 4 ve 2 MHz değerleri sırayla gösterilir (4 puan); Sonucun birimi MHz olarak belirtilir (1 puan); Bölme işleminin sayaçlarla frekans azaltma yaptığı yorumlanır (2 puan).