KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2017

PYTANIE NR 12.
W celu uzyskania licznika modulo 5 należy w przedstawionym układzie do bramki AND podać sygnały
Ilustracja przedstawia schemat układu cyfrowego, który jest częścią pytania egzaminacyjnego z kwalifikacji zawodowej dla
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Licznik modulo 5 uzyskuje się przez skrócenie cyklu zliczania: wykrywa się bramką AND taki stan wyjść przerzutników, który odpowiada osiągnięciu liczby 5 (101) i wyzwala zerowanie. Dlatego do AND podaje się sygnały zgodne z bitami tego stanu, w tym odpowiednio zanegowane wyjście dla bitu równego 0.

Pełne wyjaśnienie:

Licznik modulo 5 powinien realizować sekwencję pięciu kolejnych stanów (zwykle od 0 do 4), a następnie wracać do zera. Najczęściej osiąga się to przez dekodowanie określonego stanu licznika i wykorzystanie go do wymuszenia zerowania (CLEAR/RESET) przerzutników.

Jeśli licznik jest binarny, to liczba 5 w kodzie binarnym ma postać 101. Oznacza to, że najmłodszy bit ma wartość 1, środkowy bit ma wartość 0, a najstarszy (z rozpatrywanych) ma wartość 1. Bramka AND ma wygenerować sygnał aktywny wtedy i tylko wtedy, gdy na jej wejściach pojawi się kombinacja odpowiadająca temu stanowi. Żeby to zrobić:

  • dla bitu, który ma być równy 1, na wejście AND podaje się odpowiednie wyjście Q,
  • dla bitu, który ma być równy 0, na wejście AND podaje się zanegowane wyjście (np. /Q albo ¬Q), aby AND widziała "1" wtedy, gdy faktyczny bit ma "0".

W tej logice poprawna para sygnałów do bramki AND jest taka, która odpowiada wykrywaniu stanu 5 przy zadanym przypisaniu bitów do wyjść (np. Q0 jako LSB). Wskazana odpowiedź "x=Q0, y=¬Q2" jest spójna z sytuacją, w której do wykrycia wymagane są: jeden bit równy 1 (pobrany bez negacji) oraz jeden bit, który w danym stanie ma być równy 0 (pobrany po negacji), a pozostałe warunki wynikają z konkretnego schematu na rysunku.

Pozostałe propozycje są niepoprawne typowo z jednego z powodów: dekodują inny stan (np. 3, 6 lub 7 zamiast 5), nie uwzględniają koniecznej negacji dla bitu równego 0 albo tworzą warunek aktywny dla więcej niż jednego stanu, co powodowałoby błędne, przedwczesne zerowanie i brak pracy w modulo 5.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze najpierw zapisz stan, który ma wywołać reset (tu: 5 = 101), a potem zamień "0" na sygnał zanegowany, a "1" na sygnał niezanegowany, zgodnie z oznaczeniami Q w schemacie.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Licznik modulo 5 to licznik, który przechodzi przez 5 kolejnych stanów (najczęściej 0–4), a potem wraca do zera. W praktyce uzyskuje się to przez skrócenie cyklu zliczania, np. przez wykrycie określonego stanu i wymuszenie resetu.
Dekodowanie polega na takim podłączeniu wejść AND, aby na jej wyjściu pojawiła się "1" tylko dla jednej kombinacji wyjść licznika. Dla bitów równych 1 podaje się Q, a dla bitów równych 0 podaje się sygnał zanegowany (/Q). To pozwala wykryć konkretny stan.
AND daje "1" tylko wtedy, gdy wszystkie jej wejścia mają "1". Jeśli w wykrywanym stanie jakiś bit ma wartość 0, to aby spełnić warunek AND, podaje się na wejście nie Q, lecz /Q, które przy Q=0 ma wartość 1. Dzięki temu "0" w stanie jest poprawnie uwzględnione.
Najczęściej Q0 jest najmłodszym bitem (LSB) i zmienia się najszybciej, a Q2 jest starszym bitem. Na schemacie można to poznać po połączeniach zegarowych lub po opisie wyjść. W zadaniach egzaminacyjnych kluczowe jest trzymanie się oznaczeń podanych na rysunku.
W typowym przypadku są to: 000, 001, 010, 011, 100 (czyli 0–4). Po osiągnięciu następnego stanu (zależnie od realizacji) układ wymusza powrót do 000. To właśnie odróżnia licznik modulo 5 od zwykłego licznika binarnego modulo 8.
Nie zawsze. Często wykrywa się stan 5 (101) i resetuje licznik, aby uzyskać cykl 0–4, ale można też zastosować inne rozwiązania (np. reset po innym stanie lub licznik synchroniczny z odpowiednią logiką następnego stanu). Zależy to od schematu.
Najczęstsze błędy to: złe przypisanie bitów (pomylenie Q0 z Q1/Q2), pominięcie negacji dla bitów równych 0 oraz dekodowanie niewłaściwego stanu. Skutek to zliczanie w złym modulo lub "przeskakiwanie" stanów przez niezamierzone resetowanie.
Ustaw generator zegara, obserwuj wyjścia Q na przebiegach i spisz kolejne stany. Układ modulo 5 powinien powtarzać pięć stanów w pętli. Jeśli pojawia się więcej stanów albo reset następuje za wcześnie/późno, to logika dekodująca (AND i negacje) jest podłączona błędnie.
Stosuje się go m.in. jako dzielnik częstotliwości przez 5, element sekwencjonowania pięciu kroków w sterowaniu lub w układach odmierzających stałą liczbę impulsów. W technice cyfrowej często buduje się takie liczniki z przerzutników i logiki bramek.
W liczniku synchronicznym wszystkie przerzutniki mają wspólny zegar, a logika ustala wejścia tak, by zmiana następowała jednocześnie. W asynchronicznym zegar kolejnych przerzutników pochodzi z poprzedniego stopnia (kaskadowo). Na rysunku widać to po połączeniach CLK między stopniami.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 62% zdających egzamin. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że licznik modulo 5 uzyskuje się przez skrócenie cyklu zliczania: wykrywa się bramką AND taki stan wyjść przerzutników, który odpowiada osiągnięciu liczby 5 (101) i wyzwala zerowanie.

Źródła:

  • M. Morris Mano, Michael D. Ciletti, "Digital Design: With an Introduction to the Verilog HDL", rozdziały o licznikach (counters) i dekodowaniu stanów, wydania akademickie (źródło książkowe).
  • Thomas L. Floyd, "Digital Fundamentals", rozdział dotyczący liczników (counters) i liczników modulo-N, wydania akademickie (źródło książkowe).
  • All About Circuits, "Counters" (dział Digital), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt-11/ - dostęp 2026-02-27

Materiały:

  • Podręcznik z techniki cyfrowej: liczniki, układy sekwencyjne, przerzutniki
  • Noty katalogowe przerzutników/liczników (sekcja wejść RESET/CLEAR oraz przykłady aplikacyjne)
  • Zestawy zadań: projektowanie liczników modulo N metodą dekodowania stanu

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego