2 Этап. Определение количества и типа триггеров зу.

Число триггеров ЗУ определяется выражением: N_T =  Log₂N_C , где N_C - число состояний автомата, включая начальное.

Тип триггеров выбирается по принципу наибольшего совпадения правила работы триггера с правилами работы проектируемого автомата.

При этом ориентируются на двухступенчатые триггеры с динамическим управлением поскольку они наиболее устойчивы к помехам, вызванным "состязаниями" сигналов.

В нашем примере N_T = Log₂4 = 2. Для простоты будем использовать D-триггеры.

3 Этап. Определение функций переходов и синтез кцу1.

Составляется таблица переходов, в которой управляющие сигналы записываются исходя из правил работы триггеров ЗУ.

На основании этой таблицы производится синтез КЦУ1 по стандартной методике.

№	Вх.	Сост. ЗУ		Упр. сигнал
сост.	сиг.	q2	q1	a2=D2	a1=D1
0	0	0	0	0	1
1	1	0	1	1	0
2	0	1	0	1	1
3	1	1	1	0	0

Составим таблицу переходов для нашего примера:
В таблице принят естественный порядок смены состояний.
В каждом отдельном такте (строке таблицы) сигналы на D-входах триггеров обеспечивают их переключение в следующее состояние.

На основании таблицы переходов для каждого из управляющих сигналов запишем ФАЛ, например, в СДНФ:

a₁ = xq₂q₁  xq₂q₁, a₂ = xq₂q₁  xq₂q₁.

Минимизируя выражение для а₁ по методу Квайна, окончательно получаем: а₁ = xq₁, a₂ = xq₂q₁  a₁q₂.

q₁ & Соответствующая структурная схема x 1 a₁ КЦУ1 в полном базисе будет иметь вид:

& q₂ 1 4 этап. Определение функций & a₂ выходов и синтез КЦУ2. q₁ На этом этапе составляется табли- q₂ ца выходов, на основании которой

синтезируется КЦУ2 по стандартной методике.

№	Сост. ЗУ		Вых. сиг.
сост.	q2	q1	у
0	0	0	0
1	0	1	1
2	1	0	1
3	1	1	0

Составим таблицу выходов для нашего примера:

На основании этой таблицы запишем функцию выхода, например, в СДНФ: y = q₂q₁  q₂q₁ = q₁  q₂.

С оответствующая структурная q₁ =1 y схема КЦУ2 имеет вид: q₂ a₁ D T q₁ a₂ D T q₂ Далее все схемы объединяются и до- полняются схемой ЗУ: C q₁ C q₂

При этом триггеры ЗУ, согласно заданным условиям работы автомата, синхронизируются по Х входному сигналу Х короткими импульсами:

С

Далее рассмотрим типовые ПЦУ - регистры, счётчики, делители частоты и распределители импульсов.

3.8. Регистры.

Регистром называется ПЦУ, предназначенное для запоминания кодо-вого слова, а также выполнения над словом некоторых логических преобразований.

Таковыми могут быть, например, преобразование из последователь-ной формы представления в параллельную и обратно, сдвиг в сторону старшего или младшего разряда, инвертирование.

Регистр представляет собой совокупность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове.

Основными параметрами регистров являются наибольшая тактовая частота, число разрядов и потребляемая мощность.

По назначению различают регистры хранения и сдвига.

Регистры хранения (буфферные регистры) реализуют в основном на D-триггерах со статическим или динамическим управлением: х₁ D T у₁ Графически изображаются следующим образом:

C R x₁ D₁ TT Q₁ y₁ Приём и выдача инфор- мации в таких регистрах x_n D_n производится параллельно, х_n D T у_n C т.е. одновременно всех раз- С C R Q_n y_n рядов кодового слова. R R По этой причине ре- гистры хранения называют ещё параллельными регистрами.

При С=0 регистр находится в режиме хранения. При С=1 разряды входного слова одновременно фиксируются в соответствующих триггерах регистра.

Вход R предназначен для сброса регистра в нулевое состояние.

В маркировке микросхем таких наборов D-триггеров используются буквы ТМ, а микросхем более сложных структур – буквы ИР.

Код с выходов интегральных регистров хранения может считываться в прямом или инверсном виде.

Регистры сдвига.

По способу ввода (записи) и вывода информации различают:

• последовательные регистры, в которых запись и считывание выполняются последовательно, бит за битом. Такие регистры имеют один информационный вход и один выход;

• последовательно-параллельные, в которых запись выполняется последовательно, а считывание параллельно. Такие регистры имеют один информационный вход и n выходов;

• параллельно-последовательные, в которых запись выполняется параллельно, а считывание последовательно. У таких регистров n информационных входов и один выход.

По направлению сдвига различают регистры сдвига вправо, влево и реверсивные.

Регистры сдвига реализуют на D- или JK-триггерах с динамическим управлением.

Рассмотрим типовую схему последовательно-параллельного регистра сдвига вправо, ограничившись двумя разрядами:

В условном графическом изображении регистров сдвига используется Q₂ стрелка, указывающая направление сдвига. Выходы регистра Вх. D T D T Q₁ D RG 1 Q₁ отмечаются весовыми

коэффициентами дво- C C C C 2 Q₂ ичных разрядов. Информацион- ным входом регистра является вход триггера старшего разряда. Поэтому кодовое слово записывается, начиная с его младшего разряда.

З акон функционирования регистра удобно описывать с помощью временных диаграмм. С Записываемая информация представляется t последовательным кодом. D Сначала в триггер старшего разряда записы- t вается младший разряд кодового слова, например, Q₂ единица. T К началу второго такта на информационном Q₁ входе регистра устанавливается следующий раз- t ряд кодового слова, например, ноль.

Фронтом второго такта этот разряд записывается в старший триггер регистра, а его содержимое переписывается в триггер следующего, более младшего разряда.

Поскольку время задержки триггера превышает длительность фронта тактового импульса (импульса сдвига), то новое состояние предыдущего триггера не успевает переписаться в последующий.

Таким образом, регистр сдвига вправо заполняется в направлении от старшего разряда к младшему путём продвижения кодового слова с каждым тактовым импульсом от разряда к разряду.

Отсюда следует, что для записи n-разрядного слова требуется n тактов.

Типовая схема последоваетльно-параллельного регистра сдвига влево отличается от только что рассмотренной тем, что информационным входом является вход триггера младшего разряда.

В условном графическом изображении такого регистра стрелка направлена влево.

Заполняется регистр сдвига влево также поразрядно, но в направлении от младшего разряда к старшему.

Поэтому кодовое слово вводится, начиная с его старшего разряда.

В рассмотренных регистрах считывание можно выполнять как последовательно, так и параллельно.

В первом случае информацию считывают поразрядно с выхода триггера младшего разряда (сдвиг вправо) или старшего разряда (сдвиг влево).

Во втором случае – одновременно со всех выходов регистра в паузе между тактовыми импульсами.

Реверсивные регистры допускают сдвиг в обоих направлениях. Каждый разряд такого регистра дополняется логическим элементом, играющим роль переключателя:

V ₁ & 1 D T Q_i Входы V₁ и V₂ служат для выбора Q_i+1 направления сдвига. Q_i-1 & C При V₁=1, V₂=0 нижние элементы И V₂ блокированы и регистр будет работать в режи-

C ме сдвига вправо.

При V₁=0, V₂=1 блокированы верхние элементы И и регистр будет работать в режиме сдвига влево.

С RG В интегральном исполнении выпускаются комбини- D_R рованные и универсальные регистры. S₁ Q₀ Комбинированные регистры сочетают возмож- S₀ ности параллельного регистра и одного из типов ре- D₀ гистра сдвига.

D₁

Универсальные регистры обладают возможнос-

D₇ Q₇ тями параллельного и реверсивного регистров.

D_L Один из вариантов условного графического изоб-

R ражения универсального регистра имеет вид:

Здесь обозначены: D_R – информационный вход в режиме сдвига вправо;

D_L - информационный вход в режиме сдвига влево;

S₁,S₀ - входы выбора режима работы регистра;

D₀…D₇ - информационные входы в режиме параллельной записи;

R – вход сброса регистра в нулевое состояние;

С – тактовый вход.

В маркировке микросхем комбинированных и универсальных регистров используются буквы ИР, например, К155ИР1.

Комбинированные и универсальные регистры позволяют реализовать различные типы сдвигов.

Наиболее часто используются циклический и логический сдвиг.