מונה (מיתוג)

בתורת המיתוג, מונה הוא התקן אלקטרוני שסופר את מספר האירועים מסוג מסוים (לרוב אותות חשמליים) שקרו, בדרך כלל בהתאמה לאותות שעון.

מונים בנויים ממעגלי זיכרון כמו דלגלגים (פליפ פלופים) ובעזרת שיטות תיכון מגוונות, לדוגמה:
 מונה אסינכרוני (מתפשט) - אות המוצא (הפלט) של כל פליפ פלופ משמש כשעון לפליפ פלופ העוקב
 מונה סינכרוני - כל אותות המוצא של הפליפ פלופים משתנים על פי שעון יחיד
 מונה עשרוני - מונה עשרה מצבים (כלומר, סופר עד 10 ואז חוזר למעגל ההתחלתי)
 מונה עולה־יורד - יכול למנות גם לכיוון מעלה וגם לכיוון מטה, על פי פקודה שהוא מקבל כקלט
 מונה טבעתי  - מונה בו הפליפ פלופים מחוברים ביניהם בצורה של טבעת
 מונה ג'ונסון - מונה טבעתי "מעוקם"

כל אחד ממונים אלו שימושי ליישומים אחרים. סוגים רבים של מונים זמינים כהתקנים אלקטרוניים דיגיטליים. רוב המונים מונים בבסיס בינארי, אך יש גם מונים שמונים בשיטות ספירה אחרות כמו עשרוני בקידוד בינארי, קוד גריי ועוד.

מונים שימושיים עבור שעונים דיגיטליים, טיימרים ועוד.

מונה אסינכרוני (מתפשט)

מונה אסינכרוני (מתפשט) מורכב מיחידות שכל אחת מהן מורכבת מפליפ פלופ יחיד מסוג D שהקלט שלו (כניסת ה־D) הוא ההיפוך של הפלט שלו, ומהווה מונה בפני עצמה. כל יחידה כזו יכולה לאחסן ביט אחד, ולכן היא יכולה למנות מ־0 ל־1 לפני שהיא חוזרת ל־0, ומתרחשת גלישה (overflow). ערך היחידה (הספרה ששמורה בה) ישתנה בכל מחזור שעון וייקח שני מחזורי שעון עד שהיחידה תחזור למצבה המקורי, כך שבכל מחזור שעון ערך היחידה ישתנה לסירוגין מ־0 ל־1 ומ־1 ל־0. הפלט של היחידה יוצר שעון חדש שאורך מחזורו זהה לאורך שני מחזורים של השעון הישן, כלומר, התדירות של השעון החדש היא חצי מהתדירות של השעון הישן. אם הפלט הזה מחובר כאות שעון לפליפ פלופ של יחידה זהה, היחידה החדשה תהווה, בדומה ליחידה הראשונה, מונה של ביט אחד, אך מהירותה תהיה חצי ממהירות היחידה הראשונה. שילוב של שתי היחידות ביחד יתן מונה בן שני ביטים, כמו שאפשר לראות בטבלה הבאה, שבה Q0 היא היחידה הראשונה (המהירה) ו־Q1 היא היחידה השנייה (האיטית):

אפשר להוסיף לחבר למונה יחידות נוספות שבנויות באותו אופן, כשאות השעון של כל יחידה הוא הפלט של היחידה הקודמת. בצורה כזאת נוצר מונה מתפשט שיכול למנות עד 2n-1 כאשר n הוא מספר הביטים (היחידות, הפליפ פלופים) במונה.

השימוש בפלטי פליפ פלופים כשעונים גורם לפערי זמנים בין הביטים במונה (כלומר, כאשר מונה מתעדכן הפליפ פלופ שמאכסן את ספרת האחדות מתעדכן ראשון וחולף זמן עד ששאר הפליפ פלופים מתעדכנים) ולכן שיטה זו לא מתאימה לשימוש במעגלים סינכרוניים רגילים, שבהם כל הרכיבים מתעדכנים באותו זמן (על פי אות שעון יחיד).

מונה סינכרוני
במונה סינכרוני, כמו שמתחייב משמו, כל אותות המוצא (הפלטים) של הפליפ פלופים משתנים על פי שעון יחיד. בדומה למונה אסינכרוני, מונה זה יכול למנות עד 2n-1 כאשר n הוא מספר הביטים במונה. במונה זה, הביטים מתעדכנים בעזרת מערכת של שערים לוגיים. דרך פשוטה ליישום (באמצעות השערים) הלוגיקה עבור כל ביט במונה סינכרוני עולה, היא לשנות את ערכו של כל ביט כאשר ערכם של כל הביטים הנמוכים ממנו הוא אחד. לדוגמה במונה בן ארבעה ביטים שנסמנם כביט 0, ביט 1, ביט 2 וביט 3, ביט 1 משתנה כאשר ערכו של ביט 0 הוא אחד, ביט 2 משתנה כאשר הערכים של ביט 0 וביט 1 הם שניהם אחד וביט 3 משתנה כאשר הערכים גם של ביט 0, גם של ביט 1 וגם של ביט 2 הם אחד.

מונים סינכרוניים ניתנים גם ליישום באמצעות חומרה של אוטומט סופי (מכונת מצבים), יישום זה אומנם מסובך יותר, אך הוא מאפשר מעברים חלקים ויציבים יותר.

מונים מבוססי־חומרה הם מסוג זה.

מונה טבעתי
מונה טבעתי הוא אוגר זיזה (אוגר המיושם על ידי שרשור של פליפ פלופים) בו הפלט של הפליפ פלופ האחרון מחובר לקלט של הפליפ פלופ הראשון, כך שהחיבורים בין הפליפ פלופים יוצרים טבעת. בדרך כלל מועבר בטבעת אות המכיל ביט אחד (לרוב ערכו של הביט הוא אחד, וערכם של כל הפליפ פלופים למעט הפליפ פלופ שאליו הגיע האות הוא אפס), כך שמצב המערכת חוזר לעצמו אחרי N מחזורי שעון, אם השתמשנו ב־N פליפ פלופים. מונה זה יכול לשמש למניה מחזורית של N מצבים (כאשר מצב המערכת נקבע על פי הפליפ פלופ שאליו הגיע האות, לדוגמה, כאשר האות מגיע לפליפ פלופ ה־n המערכת נמצאת במצב ה־n).

מונה ג'ונסון

מונה ג'ונסון (Johnson; או מונה טבעתי מעוקם, מונה מביוס) הוא גרסה שונה של מונה טבעתי, ובו כל פליפ פלופ מעביר לפליפ פלופ הבא אחריו את הערך שלו, למעט הפליפ פלופ האחרון שמעביר לפליפ פלופ הראשון את ההפך מהערך שלו. הקוד שנוצר על ידי הפלט הסדרתי של מונה ג'ונסון נקרא "קוד ג'ונסון" (קידוד של מילה שנפלטת במחזור ה־i על ידי מונה פשוט יהיה הפלט של מונה ג'ונסון במחזור ה־i).

קישורים חיצוניים

מעגלים ספרתיים