9.3.2. Синхронный двоично-десятичный счетчик

По своей схеме синхронный декадный счетчик (рис. 9.33) во многом сходен с синхронным двоичным счетчиком (см. рис. 9.25). Как и в случае асинхронного декадного счетчика, здесь требуются два дополнения, которые при переходе от 9₁₀ = 1001₂ к 0 = 0000 предотвращали бы переключение триггера F1, но не триггера F3. В схеме, изображенной на рис. 9.33, блокировка триггера F1 обеспечивается обратной связью с ₃, а срабатывание триггера F3 происходит за счет дополнительно расшифрованного числа 9 на управляющем входе с двумя устойчивыми состояниями.

9.5. Регистры сдвига

Регистры сдвига образуются из цепочек триггеров, позволяющих сдвигать поступившие на вход данные на один триггер дальше с каждым тактовым импульсом.

Пройдя цепочку, эти данные оказываются на выходе с задержкой, сохранив, однако, прежнюю величину.

9.5.1. Принципиальная схема

Принцип действия регистра сдвига иллюстрируется на рис. 9.37. С первым тактовым импульсом поступившие на вход данные D₁ заносятся в триггер F₁. После прихода второго тактового импульса они передаются триггеру F₂. Одновременно в триггер F₁ заносятся следующие данные D₂. Табл. 9.8 поясняет этот механизм на примере

4-разрядного сдвигового регистра. Как видно, сдвиговый регистр заполняется последовательно поступающими данными за четыре цикла, после чего они появляются параллельно на выходах четырех триггеров от Q₁ до Q₄ либо считываются по-прежнему последовательно с выхода Q₄. Триггерами могут служить схемы любого типа с буфером. Здесь не годятся статические триггеры, поскольку в указанном случае входные данные будут переноситься сразу в последний из триггеров, как только тактовый импульс переходит в состояние 1.

9.5.2. Регистр сдвига с параллельным вводом

Включение мультиплексора перед каждым D-входом (рис. 9.38) позволяет переключаться на параллельный ввод данных с помощью входа загрузки (LOAD). Тогда с

появлением очередного тактового импульса данные D1…D4 будут загружены параллельно и появятся на выходах Q1…Q4. При таком подходе становится возможным

не только последовательно-параллельное, но и параллельно-последовательное преобразование данных.

Регистр сдвига с параллельным вводом данных способен функционировать как

регистр со сдвигом в прямом и обратном направлениях. Для этого каждый из параллельных входов подключается к выходу соседнего триггера справа, и при LOAD = 1

происходит сдвиг данных справа налево.

9.6. Обработка асинхронных сигналов

Последовательностные схемы реализуются в асинхронном и синхронном вариантах. Асинхронная реализация требует меньших затрат, но чревата определенными

трудностями, так как необходимо отличать достоверные данные от переходных состояний, появляющихся на короткие промежутки времени из-за различий в быстродействии элементов схемы. В синхронных системах дело обстоит гораздо проще.

Какие-либо события в той или иной части схемы реализуются одновременно

с фронтом тактового импульса, что позволяет опознавать стационарное состояние системы по состоянию тактового импульса. Соответственно всегда стремятся

построить схему так, чтобы все события в ней были приурочены только к положительному либо отрицательному фронту тактового импульса. При запуске всех цепей, например, отрицательным фронтом можно быть уверенным в том, что система

в целом пребывает в стационарном состоянии, пока функция состояния синхроимпульса остается равной 1.

Как правило, внешние данные поступают в систему, не будучи синхронизированными ее тактовыми импульсами. Чтобы обеспечить синхронную обработку таких данных, их надо предварительно обработать. Для этого обычно применяют специальные схемы синхронизации.