7.Для чего нужны сдвиговые регистры в вычислительной технике?

8.Как сдвиговый регистр прямого сдвига превратить в циклический регистр сдвига?

Сных счетч ков, счетч ков со связью по цепям переноса; выявление их досто нств недостатков.

Лабораторная работа №4 ИССЛЕДОВАНИЕ СЧЕТЧИКОВ

Цели работы: сследование схем последовательных и параллель-

иполнен ем данной ла ораторной работы этот материал следует повторить.

Необход мые теоретические сведения по данной теме изложены в

упомянутомбАпрактическом занятии, здесь будет производиться средст-

лекц онном курсе в материале практического занятии №9. Перед вы-

Реал зац я различных схем регистров, рассмотренных на выше-

вами схемотехнического моделирования, которыми обучающиеся уже пользовались при выполнении предыдущих лабораторных работ.

Реализация схемы последовательногоДсчетчика

Соберите следующую схему в виртуальной среде схемотехнического моделирования (рис. 2.16).

Здесь также в качестве источников логических констант используются ключи. «Земля» соответствует логическому нулю, а источник питания через сопротивление 1 К дает логическую единицу. Схема собрана на двухступенчатом JK-триггере. На всех триггерах имеет место условие J K 1. При такой комбинации на входах в момент прохождения среза тактового импульса (смена сигнала C =1 на С = 0) JK-триггер опрокидывается, то есть его состояние меняется на противо-

По каждому срезу эпюры С триггер q0 меняет свое состояние на противоположное. В результате этого эпюра выхода q0 (первого слева триггера) будет иметь прямоугольную форму с частотой в два раза меньшей частоты эпюры C. Сигнал q0 поступает на вход С1 второго триггера и воспринимается им как тактирующий. Поэтому второй триггер меняет свое состояние на противоположное, но уже по срезам эпюры q0, а эпюра q1 на его выходе будет иметь частоту в два раза меньше,

93

частоты эпюры q0. Аналогично частота эпюры q2 будет в два раза меньше частоты эпюры q1, частота q3 – частоты q2. Это собственно и наблюдается на экране логического анализатора.

Си бА

Рис. 2.16. Исследование работыДпоследовательного счетчика

Данным прямоугольным импульсам для каждого момента времени соответствует двоичный код, который определяетИчисло тактовых импульсов C, прошедших с начала счета до данного момента времени. В двоичном исчислении это число можно прочитать по светодиодам q3, q2, q1, q0, а в 16-ричном – на цифровом индикаторе.

Реализация схемы параллельного счетчика

Схема параллельного счетчика представлена на рис. 2.17.

Самое высокое быстродействие имеют счетчики параллельного типа. Параллельное срабатывание триггеров достигается за счет подачи тактовой последовательности на все разряды одновременно. Главный недостаток схемы – сложность и большое число связей, причем при наращивании разрядности сложность резко возрастает. Поэтому число разрядов параллельных счетчиков обычно не превышает четырех.

94

Из двух одинаковых четырехразрядных параллельных счетчиков можно собирать восьмиразрядный, соединив их последовательно, как показано на рис. 2.17. Здесь схема состоит из двух совершенно одинаковых 4-разрядных счетчиков – верхнего и нижнего. Выход верхнего счетчика P0 (перенос 1 в старший разряд) соединен с входом E нижнего счетчика, а ключ [E] в нижнем счетчике удален за ненадобностью. Наращивать

Стаким образом разрядность счетчика можно и дальше, получая в итоге параллельно-последовательный (комбинированный) счетчик.

и бА Д И

Рис. 2.17. Два четырехразрядных параллельных счетчика, соединенных последовательно

Наберите схему верхнего счетчика, скопируйте вниз набранную схему, соедините эти две схемы, как на рис. 2.17, и проверьте работу полученной схемы.

Реализация схемы счетчика с последовательным переносом

Данные счетчики еще называют счетчиками со связью по цепям переноса. На рис. 2.18 схемы двух таких счетчиков соединены, как и на рис. 2.17.

95

Си

бАРис. 2.18. Два счетчика с последовательным переносом, соединенных последовательно

качестве компромиссного решенияДпроблемы быстродействия и сложности. Логически схема эквивалентна схемеИпараллельного счетчика, только вентили (И-элементы) здесь двухвходные (в схеме 4-разрядного

Данная схема (см. верхний счетчик на рис. 2.18) предлагается в

параллельного счетчика для переноса в старший разряд требуется шестивходной вентиль).

Быстродействие данной схемы тоже будет уменьшаться с увеличением разрядности, как и в последовательной схеме, только это уменьшение значительно слабее. Время задержки для последовательной схемы

tзп = n·tусТ,

где n – общее число триггеров (разрядов счетчика), tусТ – время установки триггера, а время задержки схемы с последовательным переносом

tзпп = n·tэ + tусТ,

где tэ – время задержки логического элемента, которое много меньше tусТ для двухступенчатого триггера.

96