Лабораторная работа 3 Регистры Цель работы Целью лабораторной работы является изучение работы регистров сдвига на различных триггерах
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
Сдвиг влево (L) – это сдвиг в сторону старших разрядов числа, сдвиг вправо (R) – в сторону младших. После поступления m синхроимпульсов (на рис. 4 m=4), регистр оказывается полностью заполненным разрядами числа, вводимого через вход “D”. В течение следующих четырех синхроимпульсов производится последовательный поразрядный вывод числа из Q3 триггера Т4, после чего регистр оказывается полностью очищенным (при условии подачи на его вход уровня “0” в режиме вывода числа), т.е. обнулен. Такой сдвиг называется арифметическим, когда при выводе информация теряется. Если крайний разряд регистра Q3 соединить со входом первого триггера T, то сдвиг будет происходить циклически, без потери данных. На рис. 13. б) все триггеры будут также производить сдвиг числа влево на один разряд L1 на задний фронт в момент ухода импульса синхронизации. Особенностью регистра на рис.13. в) является то, что он имеет управляющий вход V. При V=1 он аналогичен регистру на рис. 13. а), а при V=0 он может параллельно принимать четырехразрядное число D0D1D2D3, а затем параллельно его выдавать с выходов Q0, Q1, Q2, Q3. На базе регистров сдвига можно построить кольцевые счетчики - счетчики Джонсона. Счетчик Джонсона имеет коэффициент пересчета, вдвое больший числа составляющих его триггеров. В частности, если счетчик состоит из трех триггеров (m=3), то он будет иметь шесть устойчивых состояний. Счетчик Джонсона используется в системах автоматики, например, в качестве распределителей импульсов. Таблица состояний счетчика Джонсона содержит 2m (m - количество триггеров в регистре) строк и m-столбцов. Для построения кольцевого счетчика достаточно соединить инверсный выход с младшим входом “D” первого триггера, задействовав циклический сдвиг. Схема трехразрядного счетчика Джонсона, реализованного на D-триггерах приведена на рис 15. а).  Рис. 15. Таблица состояний а) и схема б) счетчика Джонсона на трехразрядном регистре сдвига Предположим, что вначале все триггеры (рис. 15, б) находятся в состоянии “0”, т.е. Q0= Q1=Q2=0. При этом на входе “D” первого триггера присутствует уровень “1”, т.к  = 1. Первым синхроимпульсом в триггер Т1 запишется “1”, вторым - единица запишется в первый триггер, из первого - во второй и т.д. до тех пор, пока на всех выходах регистра не будет “1”. После заполнения регистра единицами, на инверсном выходе триггера Т3 появится = 0 и четвертым синхроимпульсом в Т1 запишется логический “0”. После поступления последующих трех синхроимпульсов регистр обнуляется и на его вход “D” снова подается уровень “1”. Таким образом, цикл повторения состояния кольцевого счетчика состоит из шести тактов синхросигнала. Как видим, при работе в начале от первого триггера до последнего триггера распространяется “волна единиц”, а затем “волна нулей”. На базе кольцевых счетчиков можно реализовать двоичные генераторы чисел. Вывод генерируемых чисел можно осуществлять как в параллельном, так и в последовательном коде. Генератор чисел представим как совокупность трехразрядного регистра сдвига и комбинационного устройства (КУ), выходной сигнал которого служит “источником” информации для регистра сдвига (рис. 16). Входными переменными КУ являются сигналы Q0, Q1, Q2. Максимальный цикл повторения чисел определяется 2m - тактами синхросигнала. В таблице состояний генератора чисел использованы (рис. 17, а) следующие обозначения: Nп - десятичный эквивалент двоичного числа, реализуемого в параллельном коде; D0 - функция аргументов Q0, Q1, Q2. Эту функцию можно рассматривать как последовательный код. Для получения минимальной дизъюнктивной формы записи функции D0 построим карту Карно (рис. 17, б).  Рис.16 . Схема трехразрядного генератора чисел на D - триггерах  Рис.17. Минимизация КУ на картах Карно. На основе min D0 легко строится схема КУ, приведённая на рис.18. При построении схемы КУ дополнительные инверторы не потребуются, т.к. триггеры регистра имеют как прямые, так и инверсные выходы.  Рис.18. Схема КУ генератора чисел. |