Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

Логика работы: первый триггер работает с каждым тактовым импульсом; второй триггер – только когда на его входах J, K имеется 1 (т.е. A=1); третий триггер – только когда A=1 и B=1 (таблица 29.2), т.е. когда на их входах J=K=1.

Синхронные счетчики – довольно сложные устройства.

18.4.Вычитающие счетчики

Вряде случаев необходим обратный счет – от больших чисел к меньшим. Такие счетчики называют вычитающими счетчиками, или счетчиками обратного действия (рис. 18.5):

рис. 18.5

18.5. Асинхронный вычитающий трехразрядный счетчик по модулю 8

В счетчиках прямого действия синхронизирующий вход каждого последующего триггера связан с выходом Q предыдущего триггера (с прямым выходом). В вычитающем счетчике синхронизирующий вход триггера связан с ин-

версным выходом Q предыдущего триггера.

Таблица истинности приведена в таблице 18.3:

таблица 18.3

Перед началом счета в вычитающем счетчике предусмотрена предустановка в состояние 111 (число 7) с помощью входа PS.

Триггер Т1 «ведет» столбец А; триггер Т2 – столбец В; триггер Т3 – столбец С.

18.6. Самоостанавливающиеся счетчики

Рассмотренный выше вычитающий счетчик является счетчиком циклического типа – после перехода в состояние 000 он снова начинает считать с 111 и далее.

В ряде случаев нужно, чтобы счет был остановлен после исчерпания счетной последовательности (рис.18.6).

Для остановки счета в схему вычитающего счетчика включен логический элемент « ИЛИ», который будет устанавливать на входах J и K триггера T1 уровень логического 0, когда на выходе счетчика будет установлено число 000. При этом счетчик будет останавливать работу.

рис.18.6

Для возобновления работы счетчика необходимо на его вход предустановки PS подать 0 (счет начнется с числа 111 (7)).

Можно останавливать счетчик на любом, заранее заданном числе.

18.7. Регистры

Регистр – последовательностное устройство, предназначенное для записи, хранения и (или) сдвига информации, представленной в виде многоразрядного кода.

Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.

Типичными являются следующие операции:

•прием слова в регистр;

•передача слова из регистра;

•поразрядные логические операции;

•сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов;

•преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно;

• установка регистра в начальное состояние (сброс). Фактически любое цифровое устройство можно представить в виде совокупности регистров, соединенных друг с другом при помощи комбинационных цифровых уст-

ройств.

Работу регистра сдвига (сдвигового регистра) можно наблюдать в микрокалькуляторах, когда при наборе новой цифры числа на индикаторе сдвигается влево.

Работу регистра сдвига (сдвигового регистра) можно наблюдать в микрокалькуляторах, когда при наборе новой цифры числа на индикаторе сдвигается влево.

При этом можно выделить два важных момента для характеристики регистра сдвига (рис.18.7):

рис.18.7

1)регистр сдвига – устройство, обладающее временной памятью, благодаря чему числа остаются на индикаторе.

2)Устройство сдвига сдвигает числа на индикаторе влево каждый раз при наборе новой цифры.

Регистры сдвига можно получить, соединяя друг с другом несколько триггеров, обладающих памятью.

Регистры сдвига используют для временного хранения данных: (между шифратором и процессором и между процессором и дешифратором)

18.7.1. Последовательные регистры сдвига

Схема последовательного регистра сдвига на D-триггерах показана на рис.18.8. – 4-х разрядный регистр сдвига, хранящий 4 двоичных разряда данных A, B, C и D.

рис.18.8

(Примечание: знак – обозначает срабатывание триг-

Этапы работы регистра:

1)очистка регистра – установка 0 на выходах A, B, C и D при подаче 0 на входы CLR (строка 1 табл. 18.4).

2)до прихода тактового импульса (номер тактового импульса 0) на выходах сохраняется состояние 0000 (строка 2) – независимо от состояний входа D и входа очистки

CLR.

таблица18. 4

3) при подаче 1-го тактового импульса (строка 3) информационная 1 (вход D) переместится на выход Q; с приходом каждого последующего тактового импульса эта 1 будет перемещаться от A до C (строки 4 и 5; импульсы 2 и 3 при сохранении на входе D сигнала 1).

4)Точно также при подаче на информационный вход логического 0 (импульсы 4-8) этот 0 будет передан на выход А и с каждым последующим тактовым импульсом этот 0 будет перемещаться вправо от А до D.

5)перед приходом тактового импульса 9 на информационном входе устанавливается 1, а перед 10-м импульсом

идалее – снова логический 0; в связи с этим поданная на 9

такте информационная 1 будет смещаться на индикаторе вправо (см. табл.30.1 строки 11-14).

Термин последовательный означает, что данные (информация) вводится в регистр поразрядно. Строка 15 показывает, что на 13 импульсе единица покидает крайний правый разряд регистра и теряется.

Недостатки последовательного регистра:

-ввод только по одному биту информации на каждом тактовом импульсе;

-каждый раз после цикла работы теряется крайний правый информационный бит.

Рассмотренный регистр сдвига можно трансформировать в 5-разрядный, добавив схему еще один D-триггер. Обычно применяют 4-, 5- и 8-разрядные регистры. Можно использовать не только D-триггеры, но и JK-триггеры и синхронные RS-триггеры.

18.7.2. Параллельные регистры сдвига

Структурная схема параллельного кольцевого регистра сдвига приведена на рис. 18.9, принципиальная – на рис.18.10.

рис. 18.0

В этом регистре используются четыре JK – триггера. Необходимо обратить внимание на цепи обратной связи с

выходов Q и Q триггера TD на входы J и К триггера ТА –

введённая в триггера информация, которая обычно теряется на выходе триггера TD, сохраняется и циркулирует по регистру сдвига.

рис. 18.10

Слово «параллельный» имеет смысл параллельно загружаемого регистра.

Таблица истинности приведена в таблице 18.5.

Сигналом очистки регистра (установка на выходе 0000) является уровень логического 0 на входе CLR (строка 2

табл.18.5).

Сигналом очистки регистра (установка на выходе 0000) является уровень логического 0 на входе CLR (строка 2

табл.18.5).

Таблица истинности:

таблица 18.5

Входы параллельной загрузки связаны со входами предварительной установки PS триггеров, что позволяет установить на любом выходе А, В, С и D уровень логической 1.

Если на любой из входов даже кратковременно подать 0, то на соответствующем выходе установится 1.

Подача тактовых импульсов на входы CLK всех JK – триггеров приведёт к сдвигу информации вправо в регистре. Из триггера TD данные передаются в триггер ТА (кольцевое перемещение).

При включении питания на выходах может установиться любая информация – например, по строке 1 таблицы.

Подача логического 0 на входы CLR приведёт к очистке регистра (строка 2).

Далее загрузим, например, в регистр число 0100 (по выходу) – строка 3. Последовательные тактовые импульсы вызывают сдвиг введённой информации вправо (строки 4-8). Особое внимание – строки 5 и 6 – единица из крайнего правого триггера TD переносится в крайний левый триггер ТА (идёт кольцевое перемещение единицы в регистре).

Далее – строка 9 – инициируется очистка регистра (вход CLR). Загружается новая двоичная комбинация (например, 0110, строка 10).

Подача 5 тактовых импульсов (строки 11-15) сдвигает информацию по кольцу вправо на 5 позиций (и т.д.).

18.7.3. Классификация регистров

Регистры классифицируются по следующим видам:

-накопительные (регистры памяти, хранения);

-сдвигающие;

-по направлению передачи информации на: однонаправленные, реверсивные /1/.

-по способу приёма информации:

параллельные (статические), в которых информация записывается и считывается только в параллельной форме;

последовательные (сдвигающие), в которых информация записывается и считывается только последовательно;

последовательно – параллельные (комбинация первых двух).

- по числу каналов передачи информации: парафазные, в которых информация записывается

и считывается в прямом Q и обратном Q кодах;