Загрузка...

Последовательностные схемы


 Методическое  пособие  по  курсу  “Схемотехника  ЭВМ” для  студентов  специальности  22.01.00

“Вычислительные  комплексы,  системы  и  сети”.

Данное  методическое  пособие  содержит  теоретические  материалы,  примеры  построения  цифровых  схем,  контрольные  вопросы  и  задания  по  разделу  “Последовательностные  схемы”  курса  “Схемотехника  ЭВМ”.      Пособие  отвечает  требованиям  программы  высшего  учебного  заведения  по  дан-ному  курсу.    Рекомендуется  для  преподавателей  и  студентов  3-го  курса  специальности  “Вычислительные  комплексы,  системы  и  сети”.

Скачать: 

Содержание

Глава  1.  Триггеры                                                                                                                     4

Асинхронный  RS-триггер  на  элементах  ИЛИ-НЕ                                                                 4

Асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ                                                                          5

Синхронный RS-триггер                                                                                                            6

Статический D-триггер                                                                                                              7

Динамический D-триггер                                                                                                           8

Двухступенчатый триггер                                                                                                          9

JK-триггер                                                                                                                                 10

T-триггер (счетный триггер)                                                                                                    11

Глава  2.  Регистры                                                                                                                   12

Параллельный  регистр                                                                                                            12

Последовательный  регистр                                                                                                     14

Универсальный  регистр                                                                                                          15

Глава  3. Счетчики.                                                                                                                   16

Асинхронный  счетчик  с  последовательным  переносом                                                     16

Увеличение  разрядности  счётчиков                                                                                       19

Реверсивные  счётчики                                                                                                             20

Асинхронный  счетчик  с  параллельным  переносом                                                             21

Синхронный  счетчик  с  параллельным  переносом                                                               23

Счетчик  с  произвольным  коэффициентом  счёта                                                                 25

Счётчик  с  предварительной  установкой                                                                               26

Список  литературы                                                                                                                  30

Глава 2. Регистры

Регистром (от англ. – Register, сокращенно — RG) наз. цифровой узел, предназначенный для запоминания (хранения) двоичных чисел. Все регистры можно разделить на два основных типа: параллельные и последовательные.

Параллельный регистр

В простейшем случае параллельный регистр или регистр памяти представляет собой несколько (4 или 8) D-триггеров с общим входом синхронизации С.
На рис. 11 показаны схема построения и условное обозначение ИМС 555ТМ8. Сходным образом построены ИМС 555ТМ7, 555ТМ9, 564ТМ3.
За исключением приведенных, микросхемы регистров обозначаются буквами ИР. Параллельные регистры могут строиться с использованием как статических, так и динамических триггеров. Регистры, построенные на триггерах-защелках, так и называются: «регистр-защелка».
Кроме входа сброса R, регистры могут иметь вход разрешения записи Е, вход управления третьим состоянием выхода CS или OE. Различные ИМС регистров могут иметь различные комбинации перечисленных входов.
В качестве примера можно привести 8-разрядный регистр 555ИР35, условное обозначение и таблица истинности для i-го разряда которого приведены на рис. 12.

R C Di Q (n+1),i Режим работы
0 Х Х 0 Сброс
1 0,1 Х Q (n),i Хранение
1 0 0 Запись «0»
1 1 1 Запись «1»
Очень распространенным в микропроцессорной технике является изображенный на рис. 13 8-разрядный регистр-защелка с тремя состояниями выходов 8282 (отечественный аналог – 580ИР82). ИМС 8283 (580ИР83) отличается тем, что имеет инверсные выходы.

OE STB Di Q (n+1),i Режим работы
1 Х Х Z Хранение
0 0 Х Q (n),i Хранение
0 1 0 0 Запись «0»
0 1 1 1 Запись «1»
Существует целый ряд параллельных регистров: 555ИР15, ИР22, ИР23, ИР27 и других, описанных в [1] — [4].
Задания
Используя изученные ранее ИМС D-триггеров и ЛЭ, построить различные типы параллельных регистров с различными комбинациями входов: сброс (прямой и инверсный), CS (прямой и инверсный), с использованием статических и динамических триггеров и т. д.
Последовательный регистр

Последовательный или сдвиговый регистр (shift register) – это регистр, содержимое которого может сдвигаться в сторону младших или старших разрядов.
В качестве примера рассмотрим 4-разрядный сдвиговый регистр 564ИР2, структурная схема и условное обозначение которого показаны на рис. 14 (ИМС 564ИР2 содержит два изображенных регистра).
Из схемы видно, что выход каждого триггера соединяется со входом D последующего. Входной разряд данных подается на вход D 1-го триггера. В момент переднего фронта сигнала С состояние входа D записывается в 1-й триггер, состояние 1-го – во 2-й, 2-го – в 3-й и т. д. Т. о., каждый раз с приходом фронта синхросигнала С значение регистра сдвигается на 1 разряд влево. При этом в младший разряд записывается значение входа D, старший разряд – теряется. Если на входе D лог. «0», то в каждом такте происходит умножение содержимого регистра на 2, за n тактов значение регистра умножается на 2n. Таблица истинности 564ИР2 приведена в [3].
Аналогично можно построить сдвиговый регистр для сдвига вправо. При этом за n тактов происходит деление на 2n.
Существуют регистры, которые могут производить сдвиг как вправо, так и влево (555ИР8).
В вычислительной технике распространенной является передача информации в последовательном коде. В этом случае сдвиговый регистр может использоваться для преобразования последовательного кода в параллельный.

Задания
Построить самостоятельно 4-разрядный регистр, производящий сдвиг влево. Более сложное задание: построить регистр, который, в зависимости от управляющего разряда V, будет производить сдвиг вправо или влево.
Можно ли использовать рассмотренный регистр 564ИР2 для сдвига вправо?
Должны ли триггеры в сдвиговом регистре быть обязательно непрозрачными или возможно применение любых?

Универсальный регистр

В настоящее время промышленностью выпускается большое число разнообразных регистров, сочетающих в себе возможности как параллельного, так и последовательного регистров [1], [3].
В качестве примера рассмотрим универсальный сдвиговый регистр с последовательно-параллельным вводом и параллельным выводом информации 555ИР11. Условное обозначение его и упрощенная таблица истинности (полная информация и структурная схема приведены в [3]) показаны на рис. 15.
Режим работы регистра зависит от управляющего кода S0, S1. Изменение информации на выходах происходит по переднему фронту сигнала С.
При S0 = S1 = 0 информация в регистре не изменяется.
При S0 = S1 = 1 ИМС работает в режиме параллельной записи, состояния входов DR и DL — безразличны.
При S0 = 0, S1 = 1 регистр работает в режиме «сдвиг влево». В младший разряд записывается состояние входа DL.
При S0 = 1, S1 = 0 регистр работает в режиме «сдвиг вправо». В старший разряд записывается состояние входа DR.
Примерно так же работает 555ИР16.

R S0 S1 C Режим работы
0 Х Х Х Сброс
1 0 0 Х Хранение
1 1 1
Параллельная запись
1 0 1 Сдвиг влево
1 1 0 Сдвиг вправо

Рис. 15

Регистры часто входят в состав других устройств на ИМС. Например, на рис. 16 изображена ИМС 555КП13 – четыре мультиплексора 2х1 с запоминанием. Логика работы ее очевидна: по заднему фронту сигнала С выходной 4-разрядный код запоминается в регистре.
Другим примером является 555ИР30 – дешифратор 3х8 с регистром на выходе.
Регистры входят в состав и других ИМС: сумматоров, шинных драйверов и др. [1], [3].

Загрузка...