цифровые устройства / лекции / 08_ЦУ_Последоват-у-ва_2025
.pdf
Счётчики с произвольным коэффициентом счёта
Счётчики с установкой коэффициента счёта
Счётчики с установкой коэффициента счёта – специальные счётчики-делители частоты.
Коэффициент деления (счёта) задаётся двоичным числом на информационных входах E5-E0.
Fвх |
|
C |
CT2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
E0 |
|
F |
|
|
Fвых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
E1 |
|
|
|
|
|
Частота выходных импульсов |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
E2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
определяется по формуле: |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
E3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F = |
Fвх |
= |
|
|
Fвх |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
вых |
K |
|
|
E |
|
20 + E 21 + E |
|
22 |
+ E |
|
23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дел |
|
0 |
2 |
3 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||
31
Задания для самопроверки
1.Что такое счетчик в цифровых устройствах?
2.Что показывает коэффициент счета счетчика? Как он вычисляется?
3.Каковы принципы построения асинхронного и синхронного счетчиков?
4.Нарисуйте схему суммирующего/вычитающего асинхронного счетчика с коэффициентом счета 4, 8, 16. Приведите диаграммы. Докажите направление счета счетчика.
5.Приведите схему синхронного счетчика с коэффициентом счета 8, выходом переполнения и заема. Приведите диаграммы. Поясните принцип работы схемы.
6.Опишите принцип действия реверсивного счетчика.
Все задания выполнять без обращения к конспекту лекций и другим источникам!
32
Регистры
Регистр – последовательностное устройство, предназначенное для приема, хранения,
передачи и преобразования информации.
Регистр может выполнять следующие операции:
−установка регистра в исходное состояние (сброс – запись нулевого кода);
−запись двоичного слова в регистр (в последовательной и/или параллельной форме);
−хранение информации;
−сдвиг хранимой информации влево или вправо;
−преобразование хранимой информации из последовательной формы в параллельную и наоборот;
−поразрядные логические операции. |
Регистры строятся на базе D-триггеров. |
|
|
|
|
Различают регистры памяти и регистры сдвига. |
|
Регистры памяти предназначены для временного хранения информации (данных). |
|
Регистры сдвига (сдвиговые регистры) предназначены как для временного хранения информации, так и для ее сдвига в сторону младших разрядов (вправо), так и в сторону старших разрядов (влево) без изменения информации. Кроме того, регистры сдвига могут преобразовывать информацию из параллельной формы в последовательную и наоборот.
Параллельный код (форма) – информация (двоичное число), появляющаяся на всех разрядах регистра одновременно.
Последовательный код (форма) – информация (двоичное число), появляющаяся на одном
разряде регистра последовательно с каждым тактовым импульсом. |
33 |
Регистры памяти (параллельные регистры)
Регистры памяти осуществляют: прием (запись), хранение и передачу информации.
Параллельными регистры называют из-за того, что запись двоичного числа осуществляется
во все разряды регистра одновременно, т.е. в параллельном коде. Все операции выполняются также в параллельном коде, поэтому разряды регистра между собой не связаны.
D
D
D
D
C
0
1
2
3
D |
T |
Q |
|
||
|
|
|
C |
|
Q |
|
|
|
D |
T |
Q |
|
||
|
|
|
C |
|
Q |
|
|
|
D |
T |
Q |
|
||
|
|
|
C |
|
Q |
|
|
|
D |
T |
Q |
|
||
|
|
|
C |
|
Q |
|
|
0 0
1 1
2 2
3 3
1 |
2 |
3 |
4 |
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
D0 |
RG |
|
|
|
|
D0 |
|
|
D1 |
|
Q0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
t |
|
|
D2 |
|
Q1 |
|
|
|
D1 |
|
|
D3 |
|
Q2 |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|||
|
|
C |
|
Q3 |
|
|
||
D2 |
|
|
|
|
|
|||
t |
|
|
R |
|
|
|
|
|
D3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
УГО регистра памяти |
|
||||
Q0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q1 |
Запись |
информации |
в |
триггеры |
||||
t |
регистра |
может |
происходить |
по |
||||
Q2 |
переднему |
и заднему |
фронту, |
а |
||||
t |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Q3 |
также по уровню. |
|
|
|
|
|||
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
Часто регистры снабжаются входами асинхронного сброса R.
Регистры, работающие по фронту называются регистрами с динамическим тактовым входом.
Регистры работающие по уровню – со статическим тактовым входом. |
34 |
|
Регистры памяти с тремя состояниями на выходе
Такие регистры образуются добавлением к регистру элементов с тремя состояниями.
D |
RG |
|
|
1 |
Q0 |
0 |
Q0 |
|
|
||
D |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
D |
|
Q1 |
|
1 |
Q |
2 |
|
Q2 |
|
1 |
|
D3 |
|
|
|
|
|
C |
|
Q3 |
|
1 |
Q |
|
|
|
|
2 |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
EO |
1 |
Q3 |
|
|
|
|
|
Регистры памяти выпускаются 4-х, 8-х и 16-ти разрядными.
D0 RG
D1 Q0
D2 Q1
D3 Q2
C Q3
R
EO
УГО регистра памяти с тремя состояниями
Назначение: используются в микропроцессорных системах при работе на общую нагрузку
(шина адреса, шина данных).
35
|
|
Регистры сдвига (последовательные регистры) |
|
|
||||
Для создания регистров триггеры соединяются последовательно. |
|
|
|
|||||
D0 |
|
D1 |
|
D2 |
|
D3 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
D |
T |
D |
T |
D |
T |
|
D |
T |
|
|
|
|
|
||||
C |
|
C |
|
C |
|
|
C |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q0 |
|
Q1 |
|
Q2 |
|
Q3 |
Для установки в исходное состояние (запись нулевого кода) триггеры снабжаются входом |
||||||||
сброса R (на схеме не показан). |
|
|
|
|
|
|
||
Данный регистр представляет собой последовательно соединенные двоичные ячейки памяти (триггеры). Под действием тактовых импульсов состояния ячеек памяти сдвигаются (передаются) на последующие ячейки.
Схема регистра позволяет преобразовать информацию из последовательного в параллельный код и наоборот.
36
Регистры сдвига
1. Преобразование информации из последовательного кода в параллельный
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
C |
D0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q0 0 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
t |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
Q1 0 |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
t |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
||||
Q2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
t |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
||
Q3 0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
t |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
0 |
|
|
1 |
|
1 |
0 |
|
|
1 |
|
1 |
||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t
Вход D0 используется в качестве информационного. На вход D0 поступает информация в последовательном коде, т.е. данные вводятся в регистр последовательно
(поразрядно). D-триггер – триггер с задержкой
(передает информационный сигнал с D-входа на выход Q с задержкой в один такт).
Из диаграмм видно, что данные со входа D0 последовательно передаются
(сдвигаются) с каждым тактовым
импульсом. За 4 такта двоичное число появляется на выходах Q0-Q3 в параллельном коде.
37
Регистры сдвига
2. Преобразование информации из параллельного кода в последовательный
C |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
В первом такте информация на D-входах |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
записывается |
в |
|
триггеры |
и |
с |
каждым |
|
D0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
последующим |
|
тактовым |
импульсом |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
сдвигается |
влево |
(в |
сторону |
старших |
|||
D1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
разрядов). На выходе Q3 |
через 4 такта |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
D2 |
|
|
|
|
|
|
|
t |
получаем информацию в последовательном |
|||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
коде. |
|
|
|
|
|
|
|
|
D3 |
1 |
|
|
|
|
|
|
t |
Существуют |
|
универсальные |
|
регистры, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Q0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
t |
выполняющие |
|
все |
описанные |
ранее |
|||
|
|
|
|
|
|
|
операции. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Q1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
К155 ИР1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Q2 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
D0 |
RG |
Q0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
||
Q3 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
D2 |
|
Q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D3 |
|
Q2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C1 |
|
Q3 |
|
|
SE |
– |
выбор |
режима |
(память/сдвиг): |
параллельная или |
|
|
|
|
|||||||
|
|
C2 |
|
|
|
|||||||||||
последовательная загрузка; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
С1 – тактовый вход регистра сдвига; |
|
|
|
|
|
|
SE |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
DI |
|
|
38 |
|||||||
С2 – тактовый вход регистра памяти. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Регистры сдвига
Математические операции умножения и деления
С помощью регистров можно выполнять операции умножения и деления на 2.
Умножение хранящегося в регистре числа на 2
выполняется путем его сдвига влево и
записью «0» в младший разряд.
Пример.
000112 |
= 310 |
- пусть задано данное число |
|
||
001102 |
= 610 |
- сдвигаем влево (умножаем на 2) |
|
||
011002 |
= 1210 - сдвигаем влево (умножаем на 2) |
|
|||
Таким образом умножили число 3 на 4 и получили 12. |
|
||||
|
|
|
|||
Деление на 2 осуществляется сдвигом |
|
|
|
||
хранящегося в регистре числа вправо и |
|
|
|
||
записью «0» в старший разряд, причем |
|
|
|
||
деление на 2 целочисленное. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример. |
|
|
|
|
|
011102 = 1410 |
- пусть задано число 14 |
|
|||
001112 = 710 |
- сдвигаем вправо (делим на 2) |
|
|||
000112 = 310 - сдвигаем вправо (делим на 2) |
|
||||
В итоге разделили число 14 на 4 и получили целое число 3. |
39 |
||||
Задания для самопроверки
1.Назначение регистра?
2.Какие функции выполняют регистр памяти и регистр сдвига?
3.Приведите схему регистра памяти и регистра сдвига. Поясните принцип действия каждой.
Все задания выполнять без обращения к конспекту лекций и другим источникам!
40