4. Задание 1.4.7,д

   1. Условие задачи

На элементах серии КР1554 построить четырёхразрядный регистр сдвига, имеющий последовательность состояний 0-1-3-7-15-14-13-10-4-8-0.

2. Краткие теоретические сведения

Основное назначение регистров — хранение и преобразование многоразрядных двоичных чисел. Регистры наряду со счетчиками и запоминающими устройствами являются наиболее распространенными устройствами цифровой техники. Они используются в качестве управляющих и запоминающих устройств, генераторов и преобразователей кодов, счетчиков, делителей частоты, узлов временной задержки. Элементами структуры регистров являются синхронные триггеры D- или JK-типа с динамическим или статическим управлением. Одиночный триггер может запоминать один разряд двоичной информации. Такой триггер можно считать одноразрядным регистром. Занесение информации в регистр называют операцией ввода или записи. Выдача информации к внешним устройствам характеризует операцию вывода или считывания. Запись информации в регистр не требует его предварительного обнуления.

Все регистры в зависимости от функциональных свойств подразделяются на две категории — накопительные и сдвигающие. В свою очередь, сдвигающие регистры делятся по способу ввода и вывода информации на параллельные, последовательные и комбинированные, по направлению сдвига информации — на однонаправленные и реверсивные.

В сдвиговых регистрах все триггеры соединены в последовательную цепочку: выход каждого предыдущего триггера соединен со входом D следующего триггера. Тактовые входы всех триггеров объединены между собой. В результате такой триггер может рассматриваться как линия задержки, входной сигнал которой последовательно перезаписывается из триггера в триггер по фронту тактового сигнала С. Информационные входы и выходы триггеров могут быть выведены наружу, а могут и не выводиться – в зависимости от функции, выполняемой регистром.

3. Синтез принципиальной схемы

Построим таблицу истинности состояний регистра сдвига, где N – состояние в десятичной форме. Dr будет принимать значение 0 или 1 в зависимости от того, какое из них необходимо для принятия следующего состояния после сдвига влево.

Таблица 4.1 – Таблица состояний регистра

N	Q4	Q3	Q2	Q1	Dr
0	0	0	0	0	1
1	0	0	0	1	1
3	0	0	1	1	1
7	0	1	1	1	1
15	1	1	1	1	0
14	1	1	1	0	1
13	1	1	0	1	0
10	1	0	1	0	0
4	0	1	0	0	0
8	1	0	0	0	0

Избыточных состояний у данного регистра будет шесть - 2, 5, 6, 9, 11, 12. Построим таблицу избыточных состояний, где значение Drбудет не определено, на что укажет символ «*».

Таблица 4.2 – Таблица избыточных состояний регистра

N	Q4	Q3	Q2	Q1	Dr
2	0	0	1	0	*	0
5	0	1	0	1	*	1
6	0	1	1	0	*	0
9	1	0	0	1	*	0
11	1	0	1	1	*	0
12	1	1	0	0	*	1

Определим значения функции Dr на избыточных наборах, построив карту Карно по известным значениям Dr и минимизируя ее.

Рисунок 4.1 – Минимизация картой Карно функции Dr

После минимизации была получена и преобразована в более удобный для реализации на элементах серии КР1554 вид следующая функция:

(4.1)

Рисунок 4.2 - Граф переходов регистра

Для реализации регистра сдвига нужны три микросхемы: две КР1554ЛА4 и КР1554ТМ8.

Чтобы построить сдвиговый регистр на микросхеме КР1554ТМ8, нужно выходы ,,соединить со входами,,. На входподаём функциюDr. Последовательность чисел снимаем со входов,,и.

Электрическая принципиальная схема регистра сдвига представлена на чертеже БГУИ.431233.004 Э3 в приложении A.

Параметры используемых микросхем в пункте 6.2 и 6.7.