Синхронный двоично-десятичный реверсивный счетчик
Двоично-десятичный счетчик, как и двоичный, может быть преобразован в реверсивный. Необходимые для этого логические схемы подобны описанным в разд. 20.1.2. Поэтому здесь не дано подробное описание его работы и указаны лишь соответствующие типы ИС.
Типы ИС: Двоично-десятичные счетчики с изменяемым направлением счетам SN 74190 (ТТЛ);
МС 10137 (ЭСЛ); МС 14510 (КМОП).
Двоично-десятичные счетчики с прямым и обратным счетными входами.
20.3. Счетчик с предварительной установкой
Счетчик с предварительной установкой представляет собой устройство, которое формирует выходной сигнал тогда, когда число входных импульсов равно предварительно выбранному числу М. Выходной сигнал может быть использован как сигнал запуска определенной операции. При этом останавливается процесс счета, для того чтобы счетчик не изменял своего состояния или опять устанавливался в начальное состояние. Разрешая после сброса дальнейшую работу, получаем счетчик по модулю m, цикл счета которого определяется заранее выбранным числом.
Большинство синхронных счетчиков имеют дополнительные входы (рис. 20.14), с помощью которых реализуется параллельная работа. При этом можно легко осуществить описанную функцию предварительной установки. Введем в счетчик число Р = zмакс; — М, установив для этого на входе разрешения загрузки L== 1, и подадим тактовый импульс Ф. Для двоичного счетчика число Zмакс — М вычислить особенно легко: оно равно обратному двоичному коду числа М. После про хождения М тактовых импульсов будет достигнуто состояние Zмакс.
Рис. 20.14. Двоичный счетчик с параллельным вводом информации.
Об этом можно узнать без дополнительного дешифратора, так как на выходе переноса СE появляется 1, которая может служить признаком начала выполнения желаемой операции.
Если управляемая схема не синхронизована с тактовым сигналом Ф, нужно преобразовать се в переменную Сф == СеФ и осуществлять управление так, чтобы избежать ошибочного запуска из-за неустановившегося переходного состояния.
Если счетчик должен продолжать работу в циклическом режиме, то достаточно соединить L-вход с CE. Тогда счетчик устанавливается М + 1-тактовым импульсом в исходное состояние. Этот метод реализации программируемого счетчика по модулю (M+1) иллюстрируется рис. 20.15.
Рис. 20.15. Счетчик с регулируемым циклом счета.
20.4. Регистры сдвига
20.4.1. Основная схема
С помощью триггеров можно хранить двоичную информацию. Для триггеров с внутренней задержкой входная информация вводится по определенному фронту тактового импульса в буферную запоминающую ячейку, а затем передается на выход.
Если теперь соединить несколько таких триггеров последовательно, как показано на рис. 20.16, информация при поступлении каждого тактового сигнала сдвигается из одного триггера в следующий. Поэтому такое устройство называется тактируемым регистром сдвига. Можно применять все триггеры с внутренней задержкой, а именно типа M-S и запускаемые по одному фронту.
Для объяснения принципа действия мы выбрали JK-триггеры типа M-S. Подавая на тактовый вход 1, вводим в промежуточную ячейку триггера F1 входной код J = D1 и К= D1. Если Ф опять переходит в «О», на выходах устанавливается это состояние. Следовательно, после первого импульса Q1 = D1. Теперь подадим на вход другую информацию Од. После
Рис. 20.16. Сдвиговый регистр.
следующего тактового импульса триггер F2 воспримет прежний выходной код F1, a F1-новую входную информацию, т.е. Q2 == D1 и Q1 = D2. После третьего тактового импульса Q3 = D1, Q2 =D2 и Q1= D3. Ясно, что каждый тактовый сигнал информации приводит к сдвигу регистра на один разряд и вводу новой информации.
Так как регистр сдвига, представленный на рис. 20.16, состоит из четырех триггеров, он может хранить только четыре бита информации. Существует две возможности вывода информации из регистра сдвига. После четвертого такта на выходах Q4— Q1 хранится код D1—D4. Таким образом, можно осуществить параллельный вывод последовательно введенной информации. Но возможен и последовательный вывод данных. Для тактовых импульсов с четвертого по седьмой информация последовательно поступает на выход Q4. Одновременно можно вводить в регистр сдвига код D5 — D7. Последовательность работы отдельных триггеров отражена в табл. 20.3.
Типы ИС
8 бит: SN 74164 (ТТЛ), МС 14021 (КМОП).
20.4.2. КОЛЬЦЕВОЙ РЕГИСТР
Иногда желательно осуществить последовательный вывод информации из регистра сдвига без ее стирания.
Для этого необходимо снова ввести данные с помощью обратной связи. Схема, которая представляет такую возможность, показана на рис. 20.17. До тех пор пока на управляющем входе U поддерживается уровень логической «1», D = Dвх. Таким образом, обратная связь не действует и регистр сдвига работает так, как уже было описано. За первые n тактов запоминается n-разрядный код. Чтобы при поступлении следующих тактовых импульсов содержимое памяти не терялось, на управляющем входе устанавливают уровень U=0. При этом D = Qn, и выведенный код поразрядно поступает на вход. После n тактовых импульсов регистр сдвига опять находится в исходном состоянии. Следовательно, логическое состояние на входе управления определяет, вводится ли новая информация или в регистре сдвига циркулирует старая.
Рис. 20.17. Построение ЗУ последовательного (циркуляционного) типа.
20.4.3. РЕГИСТР СДВИГА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВВОДОМ
В регистре сдвига на рис. 20.16 информация может выводиться либо последовательно либо параллельно, но вводится информация только последовательно. Часто, однако, все разряды числа должны быть введены в регистр сдвига одновременно. Такая задача ставится, например, при последовательном сложении и последовательном умножении.
Для того чтобы осуществить параллельный ввод, целесообразно использовать D-триггеры, входы которых соединяются, как показано на рис. 20.18, через логические вентили или с выходом левого соседнего триггера, или с информационным входом. Переключение производится с помощью управляющего сигнала L. Если L == 0, то при поступлении следующего импульса происходит сдвиг вправо. При L= 1 в следующем такте осуществляется параллельный ввод.
Типы ИС
4 бит: SN 74179 (ТТЛ), МС 14035 (КМОП);
8 бит: SN 74199 (ТТЛ).
20.4.4. РЕГИСТР СДВИГА С ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫМ НАПРАВЛЕНИЕМ СДВИГА
Регистр сдвига, показанный на рис. 20.18, реализует функции сдвига вправо и параллельного ввода. Очевидно, что каждый из параллельных входов можно соединить с выходом соседнего триггера справа. Таким образом осуществляется сдвиг данных влево. С помощью сигнала управления L можно изменять направление сдвига.
В особых случаях параллельные входы могут быть не нужны. Если же они требуются и в реверсивном регистре сдвига, то необходимо логические ключи, подключаемые к D-входам триггеров, заменить мультиплексорами на три входа. При этом его входы соединяются с выходами левого и правого соседних триггеров и внешним параллельным входом. Для управления регистром сдвига, выполняющим три функции, необходимы два настроечных входа.
Типы ИС
4 бит: SN 74194 (ТТЛ), МС 10141 (ЭСЛ), МС 14194 (КМОП);
8 бит: SN 74198 (ТТЛ).