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DEFINIZIONE DI AUTOMA CONTATORE

Un contatore è un automa che fornisce in uscita il codice corrispondente al numero di eventi che si sono presentati al suo ingresso.

Il codice è in generale quello binario, ma può essere il codice Gray o il codice BCD.

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Piedinatura del contatore 74LS90

Il contatore è formato al suo interno da dei flip-flop di tipo T in cascata, ove il primo flip-flop è comandato in ingresso dal clock  e fornisce allla sua uscita Q0 il bit Qo del contatore. Qusta uscita viene collegata all'ingresso del secondo flip-flop T che fornirà alla sua uscita il secondo bit Q1 del contatore e sarà anche l'ingresso del terzo flip.flop, e così via.

Cioè, ogni flip-flop genera alla sua uscita un bit del contatore e se vogliamo un contatore modulo 8, abbiamo bisogno di tre bit (modulo 8 vuol dire 2^3), e quindi di tre flip-flop.

Contatori con Flip-Flop T

Un contatore si può realizzare con dei flip-flop T in cascata.

Se abbiamo tre flip-flop in cascata avremo un contatore modulo 8, cioè possiamo contatare fino ad 8 (cioè 3 bit vuol dire modulo=2^3=8).

Con il modulo 8 abbiamo 8 combinazioni e quindi il conteggio va da zero a 7.

Nella figura seguente vediamo invece un contatore esadecimale, che ha 4 flip-flop di tipo T in cascata e quindi possiamo contare fino a 16 combinazioni (ricordiamoci che le sedici combinazioni comprendono anche lo zero e quindi possiamo contare da zero a 15.

Abbiamo indicato nella figura l'uscita Q0 con la cifra LSB ( cioè cifra meno significativa) e con MSM (la cifra più significativa).

Il display

Se vogliamo visualizzare le cifre del conteggio di un contatore abbiamo bisogno di un display a 7 segmenti. Esistono due tipi di display:display ad anodo comune e display a catodo comune.

I display ad anodo comune sono attivi bassi, cioè vogliono ai loro 7 ingressi il valore logico '0', mentre quelli a catodo comune sono attivi alti, cioè vogliono ai loro 7 ingressi un valore logico alto per fare accendere il segmento corrispondente.

Inoltre c'è un ottavo segmento che permette di visualizzare il puntino detto anche decimal point, se vogliamo visualizzare i numeri con la virgola.

Tabella del display a 7 segmenti

Decoder BCD 7 segmenti 7447 per display a catodo comune

Contatore modulo 100

Un utilizzo dei decoder si ha nei contatori.
In figura si vede un contatore modulo 100, così chiamato perché può contare fino a 100;

infatti con due display i numeri che si possono contare vanno da zero a novantanove, cioè cento combinazioni possibili.


In questo circuito sono inseriti due contatori 7490 collegati con due decoder BCD-7 segmenti e due display ad anado comune.


Il contatore, per poter funzionare, ha bisogno di un clock, cioè di un segnale ad onda quadra con frequenza molto bassa, circa 0,1 Hz oppure 1 Hz;  se la frequenza è più alta, il nostro occhio non può vedere il susseguirsi dei vari numeri e vedrebbe sempre tutti e due i display accesi.


Nel circuito in figura, ho inserito anche un pulsante di reset, che serve a bloccare il conteggio e farlo ripartire da zero quando viene riacceso; in questo modo il nostro contatore può essere utilizzato anche da cronometro.

Schema elettrico del contatore modulo 100

Contatore decimale modulo 100 con due display ad anodo comune.

Per visualizzare il conteggio bisogna inserire nell'ingresso di clock del contatore un segnale ad onda quadra con una frequenza molto bassa, circa un Hertz, in modo da poter vedere il relativo conteggio del circuito attraverso il display.

Se invece aumentiamo la frequenza del clock, il contatore conterà più velcemente fino a drimanere sempre acceso per frequenze elevate.

Contatore modulo 60

Modifichiamo adesso lo schema del contatore modulo 100 e trasformiamolo in un contatore modulo 60.

Questo lo si può fare aggiungendo una porta AND che resetta il contatore della decina al numero 6, che scritto in binario è il valore QdQcQbQa=0110(2).

Questo vuol dire che se all'ingresso della porta AND soparaggiungono contemporaneamente i due valori logici Qc e Qb uguali a '1' l'uscita della porta AND da zero logico diventa '1' logico e questa variazione resetta il contatore della decina e contemporaneamente anche il display corrispondente. In utte le altre combinazioni degli ingressi Qc e Qd il loro prodotto è sempre zero, cioè l'uscita della AND non è mai uguale a 1, e quindi non si ha l'impulso di reset del contatore.

Contatore modulo 10 con integrato 4516 e decoder BCD-7segmenti 4511

Un altro integrato per realizzare un contatore è il 4516. Questo contatore pilota attraverso un decoder BCD 7 segmenti 4511 un display a catodo comune.

L'integrato 4511 è un decoder BCD con incluso un driver per pilotare un display a 7 segmenti a catodo comune. I 4 bit (A-B-C-D) provenienti dal contatore vengono applicati ai corrispondenti ingressi 7(A) 1(B) 2(C) 6(D) dell'integrato decodificatore, che a sua volta accende la combinazione di 2 o più LED del display coerentemente alla cifra da visualizzare ( 0 - 9 ).

Il circuito realizzato su bread-board è il seguente.

Per visualizzare il conteggio bisogna inserire nell'ingresso di clock del contatore un segnale ad onda quadra con una frequenza molto bassa, circa un Hertz, in modo da poter vedere il relativo conteggio del circuito attraverso il display.

Se invece aumentiamo la frequenza del clock, il contatore conterà più velcemente fino a drimanere sempre acceso per frequenze elevate.