본문내용
1. 비동기식 및 동기식 카운터
1.1. 비동기식 카운터
1.1.1. 비동기 카운터의 구조와 동작원리
비동기 카운터는 각각의 플립플롭의 출력이 다음 플립플롭의 클럭 입력신호가 되는 카운터를 의미한다. 이렇게 부르는 이유는 첫 번째 플립플롭만이 클록 펄스에 반응하고, 나머지 모든 플립플롭은 클록 펄스에 동기되지 않은 상태에서 출력을 바꾸기 때문이다.
비동기식 카운터의 구조는 다음과 같다. 각 단의 플립플롭은 다음 단의 플립플롭의 클록 입력으로 연결되어 있다. 즉, 첫 번째 플립플롭의 출력이 두 번째 플립플롭의 클록 입력으로 연결되고, 두 번째 플립플롭의 출력이 세 번째 플립플롭의 클록 입력으로 연결되는 식이다. 이렇게 각 단의 플립플롭이 비동기적으로 동작하기 때문에 비동기 카운터라고 한다.
비동기 카운터의 동작원리는 다음과 같다. 클록 펄스가 첫 번째 플립플롭에 인가되면 첫 번째 플립플롭이 상태를 변경한다. 이때 첫 번째 플립플롭의 출력 변화가 두 번째 플립플롭의 클록 입력으로 전달되어 두 번째 플립플롭의 상태를 변경시킨다. 이 과정이 계속 반복되어 모든 플립플롭의 상태가 변경된다.
따라서 비동기 카운터는 각 플립플롭을 통과할 때마다 지연시간이 누적되는 단점이 있지만, 동작 및 논리회로의 구성이 단순하고 용이하다는 장점이 있다. 이 때문에 속도와 정확도가 중요하지 않은 간단한 응용 프로그램에서 이진수 값을 계산하는 데 유용하게 사용된다.
1.1.2. 비동기 10진 카운터와 디코더를 이용한 7-segment 표시기
비동기 10진 카운터와 디코더를 이용한 7-segment 표시기는 비동기식 카운터의 한 유형으로, 첫 번째 플립플롭의 클록 신호에 의해 다음 단의 플립플롭이 순차적으로 트리거되는 방식으로 동작한다. 이를 통해 0부터 9까지의 10진수 숫자를 7-segment 표시기로 출력할 수 있다.
이 실험에서는 74LS90 칩을 이용하여 4비트 비동기 10진 카운터를 구성하고, 그 출력을 74LS47 디코더 칩으로 연결하여 7-segment 표시기에 출력하는 방식으로 회로를 구현하였다. 74LS90 칩은 Decade Counter로, 0000에서 1001(0~9)까지 10진수 숫자를 순차적으로 출력하며, 74LS47은 BCD 코드를 7-segment 표시를 위한 코드로 변환해준다.
실험 과정을 보면, 먼저 74LS90 칩의 14번 핀에 클록 신호를 인가하고, 그 출력을 74LS47 디코더의 입력으로 연결하였다. 74LS47의 출력은 최종적으로 7-segment 표시기에 연결되어 0부터 9까지의 숫자를 표시하게 된다.
실험 결과, 클록 펄스가 입력될 때마다 7-segment 표시기에 0부터 9까지의 숫자가 순차적으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 비동기 10진 카운터와 디코더를 이용하여 10진수 숫자를...
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