17. Трехразрядный peгистр со сдвигом вправо

Регистры с последовательным приемом или выдачей информации называются сдвиговыми регистрами или регистрами сдвига. Регистры сдвига могут выполнять функции хранения и преобразования информации. Они могут быть использованы для построения умножителей и делителей чисел двоичной системы счисления, т.к. сдвиг двоичного числа влево на один разряд соответствует умножению его на два, а сдвиг вправо - делению на два.

 Наиболее простой схема регистра получается при использовании D-триггеров. В качестве примера рассмотрим трехразрядный регистр со сдвигом вправо, схема и условное графическое обозначение которого приведены на рис.1. Схема содержит три D-триггера с установочным R-входом.

  Входом регистра является информационный вход триггера старшего разряда. Прямой выход триггера старшего разряда соединяется с информационным входом триггера следующего разряда. Синхровходы всех триггеров объединены и образуют синхровход регистра. Установочные входы всех триггеров также объединены и образуют установочный вход регистра. В качестве выхода регистра может быть использован любой прямой выход триггера и чаще всего прямой выход триггера младшего разряда. При таком соединении ввод кодовой комбинации должен начинаться с младшего разряда.

Перед началом ввода подается импульс на вход R. При этом все триггеры переходят в состояние 0. Это исходное состояние регистра. Поскольку комбинация трехразрядная, то для её записи поразрядно потребуется три такта. В первом такте на информационный вход триггера прикладывается 1 младшего разряда и на синхровход подается первый тактовый импульс. По его окончании триггер Т₂ переходит в состояние 1. Эта 1 с прямого выхода Т₂ прикладывается к входу D триггера Т₁, а на вход регистра подается следующий разряд кодовой комбинации 0. Поэтому при подаче второго тактового импульса триггер Т₁ переходит в состояние 1, а Т₂ в состояние 0. Теперь 1 прикладывается к входу триггера Т₀, 0 - к входу Т₁, а на вход триггера Т₂ будет подаваться 1 старшего разряда. С приходом третьего тактового импульса триггер Т₂ перейдет в состояние 1, Т₁ - в состояние 0, а Т₀ - в 1.

Таким образом, действительно за три такта исходная кодовая комбинация последовательно вводится в регистр, передвигаясь слева направо, т.е. со сдвигом вправо. Если теперь на вход регистра подать 0 и продолжить подачу тактовых импульсов, то на выходе Q₀ последовательно появляется записанная кодовая комбинация, начиная с младшего разряда.

Необходимо заметить, что после третьего тактового импульса, когда вся кодовая комбинация записана в регистр, её можно считать в параллельном коде с выходов Q₂, Q₁, Q₀, т.е. осуществить преобразование последовательного кода в параллельный. Если необходимо осуществить обратное преобразование параллельного кода в последовательный, то параллельную кодовую комбинацию следует подать на входы регистра D₂, D₁, D₀ . Тогда тактовый импульс произведет её запись, а три последующих - её вывод на выходе Q₀.

18. Счетчик. Применение, суть работы счетчика

Счётчики используются для построения схем таймеров или для выборки инструкций из ПЗУ в микропроцессорах. Они могут использоваться как делители частоты в управляемых генераторах частоты (синтезаторах). При использовании в цепи ФАП счётчики могут быть использованы для умножения частоты как в синтезаторах, так и в микропроцессорах.

Принцип работы счетчика

Счётчики используются для построения таймеров или для выборки инструкций из ПЗУ в микропроцессорах. Они могут использоваться как делители частоты в управляемых генераторах частоты (синтезаторах). При использовании в цепи ФАП счётчики могут быть использованы для умножения частоты как в синтезаторах, так и в микропроцессорах.

Простейший вид счётчика - двоичный может быть построен на основе T-триггера. T-триггер изменяет своё состояние на прямо противоположное при поступлении на его вход синхронизации импульсов. Счётчики могут не только увеличивать своё значение на единицу при поступлении на счётный вход импульсов, но и уменьшать его.

Схема счётчика, позволяющего посчитать любое количество импульсов, меньшее шестнадцати, приведена на рисунке 4. Количество поступивших на вход импульсов можно узнать, подключившись к выходам счётчика Q0 … Q3. Это число будет представлено в двоичном коде.

Рис. 4. Схема четырёхразрядного счётчика, построенного на универсальных D-триггерах

Для того чтобы разобраться, как работает схема двоичного счётчика, воспользуемся временными диаграммами сигналов на входе и выходах этой схемы, приведёнными на рисунке 5.

Рис. 5. Временная диаграмма четырёхразрядного счётчика

Пусть первоначальное состояние всех триггеров счётчика будет нулевым. Это состояние мы видим на временных диаграммах. Запишем его в таблицу 1. После поступления на вход счётчика тактового импульса (который воспринимается по заднему фронту) первый триггер изменяет своё состояние на противоположное, то есть единицу.

Запишем новое состояние выходов счётчика в ту же самую таблицу. Так как по приходу первого импульса изменилось состояние первого триггера, то этот триггер содержит младший разряд двоичного числа (единицы). В таблице поместим его значение на самом правом месте, как это принято при записи любых многоразрядных чисел. Здесь мы впервые сталкиваемся с противоречием правил записи чисел и правил распространения сигналов на принципиальных схемах.

Подадим на вход счётчика ещё один тактовый импульс. Значение первого триггера снова изменится на прямо противоположное. На этот раз на выходе первого триггера, а значит и на входе второго триггера сформируется задний фронт. Это означает, что второй триггер тоже изменит своё состояние на противоположное. Это отчётливо видно на временных диаграммах, приведённых на рисунке 5. Запишем новое состояние выходов счётчика в таблицу 1. В этой строке таблицы образовалось двоичное число 2. Оно совпадает с номером входного импульса.

Продолжая анализировать временную диаграмму, можно определить, что на выходах приведённой схемы счётчика последовательно появляются цифры от 0 до 15. Эти цифры записаны в двоичном виде. При поступлении на счётный вход счётчика очередного импульса, содержимое его триггеров увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики получили название суммирующих двоичных счётчиков.