   Hình 3.3.22 Mạch đếm vòng 4 bit   Nhưng để ý rằng, khi mới bật nguồn cho mạch đếm chạy, ta không biết bit 1 nằm ở ngõ ra của tầng nào. Do đó, cần phải xác lập dữ liệu dịch chuyển ban đầu cho bộ đếm. Ta có thể dùng ngõ Pr và Cl để làm, như là đã từng dùng để đặt số đếm cho các mạch đếm khác đã nói ở trước, giả sử trạng thái ban đầu là 1000 vậy ta có thể reset tầng FF 3 để đặt Q3 mức 1, các tầng khác thì xoá bằng clear. Có thể dùng mạch tạo xung để nạp dữ liệu ban đầu như sau :    Hình 3.3.23 Mạch nạp số ban đầu cho mạch đếm vòng   Giả sử ban đầu chỉ cho D 0 = 1, các ngõ vào tầng FF khác là 0. Bây giờ cấp xung ck đồng bộ khi ck lên cao, dữ liệu 1000 được dịch sang phải 1 tầng do đó Q 0 = 1, các ngõ ra khác là 0. Tiếp tục cho ck xuống thấp lần nữa, Q 1 sẽ lên 1, các ngõ ra khác là 0. Như vậy sau 4 nhịp xung ck thì Q 3 lên 1 và đưa về làm D 0 = 1. mạch đã thực hiện xong 1 chu trình. Trạng thái các ngõ ra của mạch như hình sau:    Hình 3.3.24 Dạng sóng minh hoạ mạch đếm vòng  Hình trên cho thấy rằng, dạng sóng các ngõ ra là sóng vuông, dịch vòng quanh, chu kì như nhau nhưng lệch nhau đúng 1 chu kì xung vào Ck. Số đếm ra là 1, 2, 4, 8 không phải là số xung vào (như bảng trạng thái đếm phía dưới) Với 4 số đếm ra từ 4 tầng FF ta có mạch đếm mod 4. Chỉ 4 trạng thái ra trong tổng số 16 trạng thái có thể, điều này làm giảm hiệu quả sử dụng của mạch đếm vòng. Nhưng nó cũng có ưu điểm nổi bật so với mạch đếm chia hệ 2 là không cần mạch giải mã trong cấu trúc mạch (vì thường trong trạng thái của số đếm ra chỉ có 1 bit 1) .  3.2 Đếm Johnson (đếm vòng xoắn)    Hình 3.3.25 Mạch đếm vòng xoắn  M ạch đếm Johnson có một chút thay đổi so với đếm vòng ở chỗ ngõ ra đảo tầng cuối được đưa về ngõ vào tầng đầu. Hoạt động của mạch cũng giải thích tương tự. Với n tầng FF thì đếm vòng xoắn cho ra 2n số đếm do đó nó còn được coi là mạch đếm mod 2n (đếm nhị phân cho phép đếm với chu kỳ đếm đến 2 n ). Như vậy ở trên là mạch đếm vòng xoắn 4 bit. Bảng bên cho thấy 8 trạng thái ngõ ra và hình dưới sẽ minh hoạ cho số đếm.  Ta có thể nạp trạng thái ban đầu cho mạch là 1000 bằng cách sử dụng ngõ Pr và Cl giống như ở trên. Dạng sóng các ngõ ra cũng giống như trên, hơn thế nữa, nó còn đối xứng giữa mức thấp với mức cao trong từng chu kì    Hình 3.3.26 Dạng sóng mạch đếm vòng xoắn Kỹ Thuật Số Blogthongtin.info Biên tập: Nguyễn Trọng Hòa    BÀI 7: THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM   Tuy thiết kế không phải là nội dung chính mà tài liệu phải đề cập như ở đây sẽ nêu một vài bài toán thiết kế điển hình giúp sinh viên có thể hiểu sâu hơn về mạch logic tuần tự.  Trở lại hình 3.3.19 đấy là mạch đếm đồng bộ chia 10 (MOD 10). Người ta đã dùng mạch đếm mod 16 kết hợp với một số cổng logic để tạo việc reset khi ngõ ra hiển thị số 10. Quá trình đếm chỉ diễn ra theo thứ tự trong các trạng thái từ 0 đến 9, như vậy mạch đến với chu kỳ đếm là 10.  Có thể thiết kế mạch đếm theo cách khác với cách ở trên theo dạng lập bảng trạng thái kết hợp với bìa Karnaugh. Cách này rất rõ ràng trình tự, nó có thể thiết kế với số mod bất kì, dạng FF tuỳ ý, đếm lên hay đếm xuống cũng được, thậm chí số đếm không theo trình tự gì cả. Minh hoạ việc thiết kế qua ví dụ sau.    BÀI TOÁN 1:  Ví dụ thiết kế mạch đếm lên đồng bộ mod 8 dùng FF JK minh hoạ như hình sau:    hình 3.3.27 giản đồ mạch đếm lên mod 8   Trước hết hãy cùng tìm hiểu về sự chuyển tiếp trạng thái ở ngõ ra Q:  Giả sử ngõ ra Q đang ở 0, bây giờ ta muốn khi có xung ck thì Q lên 1. Dựa vào bảng trạng thái của FF JK thì J = 1, K = 0 hay J = 1, K = 1 (trường hợp Q n+1 = 1 với Q n chính là Q đang ở 0 trước đó). Tóm lại khi Q từ 0 chuyển lên 1 thì cần J = 1, K = X (X bằng 0 hay 1). Lý luận tương tự thì :  Q từ 1 chuyển về 0 cần J = X, K = 1  Q từ 0 giữ nguyên là 0 cần J = 0, K = X  Q từ 1 giữ nguyên là 1 cần J = X, K = 0  Cả bốn trường hợp chuyển trạng thái của Q được tóm tắt như bảng dưới đây (được gọi là bảng trạng thái kích ngõ vào của FF JK ) :     Giống như vầy, bạn có thể lập được bảng trạng thái kích ngõ vào của các FF SR, FF D, FF T  Sau khi đã nắm vững quy tắc chuyển trạng thái của FF ở trên ta mới bắt đầu đi vào bài toán ở ví dụ trên :  Do mạch đếm có tất cả 8 trạng thái ngõ ra nên ta cần 3 FF, chọn FF JK. Có thể tóm lượt nội dung cần thiết kế qua mạch logic sau:    Nhiệm vụ của bài toán là tìm ra mạch logic X để mạch trên thoả mãn các yếu tố:  - Mạch có số đếm từ 000 đến 111 nên Q n+1 sẽ là 001 đến 000 (111 reset về 000)  - Từ trạng thái ra dựa vào bảng trạng thái kích ngõ vào ở phần trên ta có thể xác định được logic cần thiết ở ngõ vào J, K của 3 tầng FF để khi có xung kích ck thì chuyển lên trạng thái tiếp theo.  Với các ngõ vào của X là các ngõ ra của các FF và các ngõ ra của X lại là các ngõ vào kích của các FF, ta có bảng chuyển trạng thái của X khi đếm:     Bây giờ, lập bìa K với Q0, Q1, Q2 là các biến ngõ vào trong khi các ngõ J, K của 3 tầng FF lại trở thành ngõ ra. Bìa K cho 6 ngõ ra như sau :    Từ đây, rút gọn biểu thức ta được các hàm logic diễn tả mạch logic X:  J0 = K0 = 1  J1 = K1 = Q0  J2 = K2 = Q0Q1  Nối mạch X vừa tìm được vào mạch trên cụ thể: hai ngõ vào J, K của mỗi FF được nối chung với nhau (thành ngõ vào T), FF 0 có ngõ T nối lên cao, FF1 có ngõ vào T nối đến ngõ ra Q0 còn FF 2 có ngõ vào T là ngõ ra cổng And mà 2 ngõ vào là Q0 và Q1. Kết quả cuối cùng là mạch đếm như hình sau . vào Ck. Số đếm ra là 1, 2, 4, 8 không phải là số xung vào (như bảng trạng thái đếm phía dưới) Với 4 số đếm ra từ 4 tầng FF ta có mạch đếm mod 4. Chỉ 4 trạng thái ra trong tổng số 16. mức thấp với mức cao trong từng chu kì    Hình 3.3.26 Dạng sóng mạch đếm vòng xoắn Kỹ Thuật Số Blogthongtin.info Biên tập: Nguyễn Trọng Hòa    BÀI 7: THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM  . ra mạch logic X để mạch trên thoả mãn các yếu tố:  - Mạch có số đếm từ 000 đến 111 nên Q n+1 sẽ là 001 đến 000 (111 reset về 000)  - Từ trạng thái ra dựa vào bảng trạng thái kích ngõ vào