Αμφίδρομοι απαριθμητές

Ο αμφίδρομος απαριθμητής (Up/Down Counter) έχει τη δυνατότητα απαρίθμησης, είτε προς τα πάνω, είτε προς τα κάτω. Η επιλογή του τρόπου απαρίθμησης γίνεται με την είσοδο ελέγχου ″Up/Down″. Όταν η είσοδος αυτή είναι ″1″, τότε ο απαριθμητής μετράει προς τα πάνω, ενώ όταν η είσοδος αυτή είναι ″0″, τότε ο απαριθμητής μετράει προς τα κάτω.

Χρησιμοποιώντας δύο πύλες AND και μία πύλη OR για κάθε flip-flop του απαριθμητή επιτυγχάνουμε την επιλογή του τρόπου λειτουργίας του απαριθμητή. Ανάλογα με την λογική κατάσταση της εισόδου ελέγχου ″Up/Down″, επιλέγουμε αν η έξοδος Q ή η έξοδος Q- καθορίζει την κατάσταση των εισόδωνJ και Κ του επόμενου flip-flop. Όταν η είσοδος ελέγχου είναι ″1″, το κύκλωμα μετρά προς τα πάνω, αφού οι είσοδοι J και Κ των flip-flops ελέγχονται από τις προηγούμενες εξόδους Q. Όταν η είσοδος ελέγχου είναι ″0″, το κύκλωμα μετρά προς τα κάτω, αφού οι είσοδοι J
και Κ των flip-flops ελέγχονται από τις προηγούμενες εξόδους Q-.

To Ο.Κ. 74LS193 είναι ένας σύγχρονος αμφίδρομος δυαδικός απαριθμητής των 4-bits. Η σύγχρονη λειτουργία εξασφαλίζεται με την ταυτόχρονη (παράλληλη) τροφοδότηση όλων των flip-flops με την είσοδο του ρολογιού του ολοκληρωμένου κυκλώματος, έτσι ώστε όλες οι έξοδοι να αλλάζουν ταυτόχρονα. Οι έξοδοι των flip flops μεταβάλλονται με το θετικό μέτωπο των παλμών στην είσοδο του ρολογιού.

Υπάρχουν δύο είσοδοι ρολογιού count up (απαρίθμηση προς τα πάνω) και count down (απαρίθμηση προς τα κάτω). Η κατεύθυνση της απαρίθμησης προς τα πάνω ή προς τα κάτω, εξαρτάται από το σε ποια από τις δύο αυτές εισόδους εφαρμόζουμε τους παλμούς του ρολογιού, οπότε ο απαριθμητής θα μετατρέπεται σε απαριθμητής προς τα πάνω ή απαριθμητής προς τα κάτω αντίστοιχα. Ο απαριθμητής προγραμματίζεται ώστε να ξεκινά από μία συγκεκριμένη κατάσταση των flip-flops του, δηλαδή να μην ξεκινά υποχρεωτικά από 0000 ή 1111, αλλά από οποιοδήποτε αριθμό των 4 bits . Αυτό γίνεται με την τοποθέτηση των επιθυμητών καταστάσεων (λογική κατάσταση ″0″ ή ″1″) στις εισόδους δεδομένων A,B,C,D, όταν η είσοδος LOAD βρίσκεται σε κατάσταση ″0″. Η λειτουργία αυτή είναι ασύγχρονη (δηλαδή ανεξάρτητη από τους παλμούς του ρολογιού) και ονομάζεται παράλληλη φόρτωση (parallel load) του απαριθμητή. 

Υπάρχει μία ασύγχρονη είσοδος μηδενισμού CLEAR η οποία όταν πάρει τη λογική κατάσταση ″1″, ο απαριθμητής μηδενίζεται και τα flip-flops παίρνουν τη λογική κατάσταση ″0″. Η κατάσταση των flip-flops του απαριθμητή εμφανίζεται στις εξόδους τους QA,QB,QC,QD, όπου το QA είναι το LSB ενώ το QD είναι το MSB. Οι έξοδοι CARRY και BORROW χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση δύο ή περισσότερων Ο.Κ. 74193 στη σειρά για τη δημιουργία μεγαλύτερων απαριθμητών.

Από τις κυματομορφές του ανωτέρου σχήματος προκύπτει ότι τα δεδομένα που εφαρμόζουμε στις εισόδους D, C, Β, Α του απαριθμητή, αντιστοιχούν στον δυαδικό αριθμό 1101=1310. Αρχικά, ο απαριθμητής μηδενίζεται, στη συνέχεια φορτώνονται τα δεδομένα 1101 στα flip-flops του και η απαρίθμηση προς-τα-πάνω ξεκινά με τους παλμούς του ρολογιού στην είσοδο COUNT UP. Όταν ο απαριθμητής φτάσει στην κατάσταση 0010=210 , σταματούν οι παλμοί ρολογιού στην είσοδο COUNT UP και εμφανίζονται μετά από ένα χρονικό διάστημα στην είσοδο ρολογιού COUNT DOWN. Σ’ αυτό το χρονικό διάστημα η κατάσταση των flip-flops του απαριθμητή μένει αμετάβλητη και στη συνέχεια ο απαριθμητής απαριθμεί προς τα κάτω. Μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι στην απαρίθμηση προς τα πάνω, όταν ξεπερασθεί η κατάσταση 1111=1510, τότε εμφανίζεται ένας παλμός στην έξοδο CARRY. Αντίστοιχα, στην απαρίθμηση προς τα κάτω, όταν μηδενισθεί ο απαριθμητής, τότε εμφανίζεται ένας παλμός στην έξοδο BORROW.