KWALIFIKACJA ELM3 - CZERWIEC 2007

PYTANIE NR 15.
Przedstawione na rysunku przebiegi czasowe są właściwe dla licznika o cyklu zliczania
Ilustracja przedstawia przebiegi czasowe dla licznika o cyklu zliczania 6, co jest związane z kwalifikacją zawodową
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Cykl zliczania to liczba kolejnych, niepowtarzalnych stanów licznika zanim sekwencja zacznie się powtarzać. Z przebiegów czasowych odczytuje się zmiany stanów na kolejnych taktach i zlicza unikalne kombinacje wyjść do momentu powrotu do stanu początkowego. Dla pokazanego przebiegu cykl wynosi 6.

Pełne wyjaśnienie:

Cykl zliczania licznika (długość cyklu) oznacza, ile różnych stanów logicznych na wyjściach licznika pojawia się kolejno, zanim układ wróci do stanu początkowego i zacznie powtarzać tę samą sekwencję.

Aby wyznaczyć cykl z rysunku przebiegów czasowych, wykonuje się praktycznie trzy kroki:

  • Ustalenie chwil próbkowania – najczęściej są to kolejne takty zegara (zbocza aktywne), w których licznik aktualizuje stan.
  • Odczyt stanu – dla każdej chwili próbkowania odczytuje się kombinację poziomów (np. Q0, Q1, Q2…), czyli aktualny stan licznika.
  • Zliczenie unikalnych stanów do powtórzenia – liczy się kolejne, różne kombinacje aż do momentu, gdy pojawi się ponownie stan początkowy (wtedy sekwencja się zamyka).

W tym zadaniu poprawna odpowiedź to 6, co oznacza, że pokazana sekwencja ma sześć stanów, po których następuje powrót i powtarzanie przebiegów.

Dlaczego pozostałe wartości są błędne? 7 i 9 odpowiadałyby dłuższym sekwencjom (większej liczbie różnych stanów), niż wynika z przedstawionego powtarzania przebiegów; zazwyczaj biorą się z liczenia "zdarzeń" (zboczy) zamiast stanów. 4 jest z kolei typowym wynikiem, gdy ktoś automatycznie zakłada cykl równy potędze dwójki albo liczy tylko fragment sekwencji, nie dochodząc do pełnego powtórzenia.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze szukaj na przebiegach miejsca, w którym układ wraca do tej samej kombinacji wyjść co na początku obserwacji. Dopiero wtedy cykl jest policzony poprawnie.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Cykl zliczania to liczba kolejnych, różnych stanów (kombinacji wyjść), które licznik przechodzi, zanim wróci do stanu początkowego i zacznie powtarzać tę samą sekwencję. To nie jest liczba zboczy sygnału ani "liczba bitów" licznika.
Najpierw wskaż chwilę, w której licznik zmienia stan (zwykle aktywne zbocze zegara). Następnie dla kolejnych taktów spisz kombinacje poziomów na wyjściach Q. Cykl to liczba unikalnych kombinacji aż do ponownego pojawienia się stanu początkowego.
Zbocza mówią, że coś się zmieniło, ale cykl dotyczy stanów. W jednym takcie może zmienić się kilka wyjść naraz, a czasem wyjście nie zmienia się wcale. Liczenie zboczy prowadzi do zawyżania lub zaniżania cyklu w porównaniu z liczbą stanów.
Nie. Liczniki binarne pełnookresowe często mają cykl 2^n, ale w praktyce spotyka się liczniki o cyklu skróconym (modulo), np. 6, 10 lub innym, zależnie od logiki zerowania i sprzężeń. Dlatego cykl trzeba odczytać z sekwencji stanów.
Cykl 6 zwykle wynika ze skrócenia sekwencji przez asynchroniczne lub synchroniczne zerowanie po osiągnięciu określonej kombinacji, albo przez sprzężenie zwrotne w liczniku pierścieniowym/Johnsona. Układ świadomie nie wykorzystuje wszystkich stanów, tylko powtarza 6 z nich.
Np. w sekwencjonerach kroków (kolejne fazy pracy siłowników), w sterowaniu transportem (kilka stanów cyklu maszyny), w enkoderach z dekodowaniem stanów lub w prostych automatach stanów. Skrócony cykl ułatwia realizację logiki "krok po kroku".
Najczęściej są to sygnały oznaczone jako Q0, Q1, Q2 (lub podobnie), które tworzą kod stanu licznika. Zegar (CLK) wyznacza moment zmiany stanu, a ewentualny RESET/PRESET pokazuje wymuszenie stanu początkowego. Kluczem jest odczyt kombinacji Q w chwilach taktowania.
To efekt skojarzenia z licznikami binarnymi, które często mają cykl 2^n. W zadaniach z przebiegami czasowymi taka heurystyka bywa myląca, bo rysunek może pokazywać licznik modulo lub licznik o nietypowej sekwencji. Poprawna strategia: policz stany, nie zgaduj.
Porównaj bieżącą kombinację wyjść (np. Q2 Q1 Q0) z kombinacją z początku obserwacji. Jeśli pojawia się ta sama kombinacja w tej samej relacji do zegara, a dalsze przebiegi układają się identycznie, to znaczy, że sekwencja weszła w powtarzający się cykl.
Ćwicz odczyt timing diagrams: wybieraj aktywne zbocze zegara, spisuj stany Q w tabeli i szukaj powtórzenia. Naucz się różnic między licznikiem binarnym, modulo oraz licznikami ze sprzężeniem zwrotnym. Rozwiązuj krótkie zestawy zadań "stan po stanie".
info

Statystycznie 29% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Cykl zliczania to liczba kolejnych, niepowtarzalnych stanów licznika zanim sekwencja zacznie się powtarzać."

Źródła:

  • M. Morris Mano, Michael D. Ciletti, "Digital Design: With an Introduction to the Verilog HDL, VHDL, and SystemVerilog", rozdziały o licznikach sekwencyjnych (edition varies)
  • Thomas L. Floyd, "Digital Fundamentals", rozdziały dotyczące liczników i przebiegów czasowych (edition varies)

Materiały:

  • Podręcznik/rozdziały o licznikach i sekwencjach stanów w technice cyfrowej
  • Ćwiczenia z analizy przebiegów czasowych (timing diagrams) i wyznaczania sekwencji stanów
  • Instrukcje laboratoriów z oscyloskopem/analizatorem stanów logicznych (LA) dotyczące układów cyfrowych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego