8.2. Описание принципа работы синхронного сдвигового регистра
На рис. 8.3 приведена схема реверсивного сдвигового регистра, выполненного на основе D-триггеров и элементах И-ИЛИ-НЕ с целью записи чисел.
Перед приемом числа регистр устанавливают в нулевое состояние управляющим сигналом установки нуля, подачей на входы R лог. “0” от переключателя S10.
Управление записью осуществляется с помощью входных элементов И-НЕ, воздействующих на вход S, т.к. D триггер имеет инверсные установочные входы.
По сигналу приема числа (при вкл. S2) входные вентили открываются и пропускают двоичное число, поступившее по шинам (а, b, с) на триггерные ячейки.
В соответствии с кодом (а, b, с) каждый из триггеров будет либо переключен в состояние 1, либо останется в состоянии 0. Записанный в регистр код числа может храниться до тех пор, пока не произойдет сброс триггеров (0) по сигналу R.
Выдача записанного числа в параллельном коде с выхода триггеров осуществляется аналогично записи. Записанное число может быть выдано в прямом или инверсном коде в зависимости от его знака.
Регистры, в которых сдвиг информации можно производить в любом направлении, называются реверсивными. Сдвиг числа вправо или влево осуществляется от управляющего сигнала (переключателя S1 = 1) по шине управления.
Допустим, что в регистр записано число 010. При наличии управляющего сигнала (сдв. вправо, т.е. 010→001) с приходом положительного синхроимпульса С
( Т2 Т1 Т0 )
триггер Т2 останется в нулевом состоянии, т.к. до прихода импульса синхронизации на вход D через элемент И-ИЛИ-НЕ поступал нулевой сигнал.
По этой же причине триггер Т1 будет переведен в нулевое состояние, а триггер Т0 - в единичное, т.к. на вход D поступал единичный сигнал. Таким образом, число в регистре будет сдвинуто на один разряд вправо (010→001).
С приходом второго импульса синхронизации триггер Т2 и Т1 останутся в 0 состоянии, а Т0 будет переключен их единичного состояния в нулевое (001→000).
На выходе регистра под действием каждого импульса синхронизации получим поочередно каждый разряд записанного числа, начиная с МЗР, т.е. в последовательном коде. Поэтому сдвиговые регистры называют последовательными.
Сдвиг влево осуществляется управляющим сигналом (S1 = 2 - сдвиг влево).
Сдвиговые регистры позволяют при считывании сохранять в них информацию.
Как известно, при считывании числа из обычного регистра в последовательном коде все триггеры его устанавливаются в состояние 0, т.е. информация в них не сохраняется после считывания. Если же иметь цепь связи СЗР с МЗР, то при прохождении тактовых импульсов код каждого разряда будет последовательно поступать не только на выход регистра, но и на вход СЗР (при сдвиге вправо) для перезаписи. Благодаря этому при непрерывном поступлении тактовых импульсов записанное число в регистре будет циркулировать, т.е. информация не потеряется.
Регистры такого типа называют кольцевыми.
8.3. Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться со схемой и принципом действия сдвигового регистра.
2. Ознакомиться с органами управления стендом (рис. 8.3):
Код числа (а, b, с) выбирается тумблерами S4, S5, S6 и при нажатии кнопки
S2 этот код записывается в регистр.
Тумблер S1 служит для изменения направления сдвига:
* (в положении 1 сдвиг вправо, а в положении 2 - сдвиг влево).
Тумблеры S3 и S7 предназначены для получения схемы кольцевого регистра
при сдвиге вправо или влево соответственно.
Кнопка S8 служит для подачи тактовых импульсов.
Тумблер S9 изменяет режим работы регистра (статический / динамический).
Кнопкой S10 все триггеры регистра устанавливаются в состояние 0 (сброс 0).
Контрольные индикаторы служат для анализа состояния триггеров.
Пошаговый режим осуществляется кнопкой S8 (при условии, что тумблер S9
находится в положении 1).
Динамический режим требует переключить тумблер S9 в положение 2.
3. Проанализировать состояние элементов и переключателей в схеме.
4. Включить стенд, произвести сброс схемы в начальное (нулевое) сост.
5. Записать требуемое трехразрядное число в регистры.
6. Выбрать режим работы регистра “сдвиг информации вправо” и сдвигать ее до заполнения (либо обнуления) всех разрядов схемы.
7. Выбрать режим регистра “сдвиг информации влево” и сдвигать ее до заполнения (обнуления) всех разрядов схемы.
* Для пунктов 6 и 7 - визуальное наблюдение вести по светодиодам.
8. Составить таблицу переключений для сдвига информации влево и вправо.
9. Включить встроенный в схему генератор и пронаблюдать с помощью осциллографа формы сигналов на выходах регистров, определив частоту сдвига.
10. По результатам наблюдений графически отобразить эпюры напряжений.