Задание 1.4.7,и.
На элементах серии КР1554 построить 4-разрядный регистр сдвига имеющий одну из последовательностей состояний (≥9) в соответствии с рис.7.72: 0-1-3-7-15-14-13-11-6-12-8-0.
Решение
На базе регистра сдвига можно построить схемы с функциональными различными возможностями. При введении обратных связей регистры сдвига могут работать как счетчики, генераторы кодов; дополнительная логика позволяет использовать их для преобразования кодов, умножения и деления чисел и т.д. Важно, что все эти функции реализуются с помощью сравнительно несложной комбинационной схемы.
Наиболее простая схема с обратными связями получается, если выход последнего разряда регистра сдвига соединить с входом последовательного ввода данных. В этом случае непрерывная серия синхроимпульсов, подаваемых на шину сдвига, будет осуществлять режим циркуляции сдвигаемой информации. В режиме замкнутого в кольцо регистра сдвига по осциллограмме выходных сигналов легко установить, правильно работает регистр или нет, а также определить динамические параметры регистра сдвига.
На базе кольцевых счетчиков можно реализовать генераторы различных двоичных чисел. Вывод генерируемых чисел можно осуществлять как в параллельном, так и в последовательном коде. Использование регистров сдвига в кольцевых схемах представляет практический интерес, так как его структурные схемы состоят из повторяющихся триггерных цепей, обладают наращиваемостью и пригодны для различных применений.
За первые 4 такта запоминает 4-разрядный код. Составим таблицу 4-х разрядного генератора кодов реализующего последовательность 0-1-3-7-15-14-13-11-6-12-8-0. При поступлении следующих тактовых импульсов содержимое регистра должно сдвигаться в заданной последовательности, для этого определим входные сигналы регистра сдвига. Схема сдвига чисел генератора кодов указана стрелками в таблице 9.
После 16 тактовых импульсов регистр сдвига опять должен находится в исходном состоянии. Сдвиг идет с младшего разряда в сторону старшего разряда.
Таблица 9 – Переходы генератора кодов 0-1-3-7-15-14-13-11-6-12-8-0
|
№ |
Разряды регистра |
D* |
|||
|
Q4 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
|
|
|
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 |
1 |
|
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
С учетом сдвига генератора кодов, согласно таблицы 9, нанесем D* на карту Карно и определим логическую функцию необходимую для реализации заданной последовательности чисел.
Рисунок 13- Карта Карно для D*
В соответствии с картой Карно на рисунке 13, после минимизации можем записать следующее выражение для D*
Переведем полученные выражения для построения генератора кодов в базис И-НЕ, используя теорему де-Моргана
В качестве регистра сдвига возьмем микросхему КР1554ИР46, которая содержит два независимых четырехразрядных сдвиговых регистра управляемых фронтом, с параллельным выводом и асинхронной установкой в «логический нуль».
Информация в регистре сдвигается на один разряд по каждому положительному перепаду синхроимпульсов на тактовых входах С1, С2.Сброс регистра в нуль осуществляется подачей высокого уровня напряжения на асинхронные входы R1, R2.
На рисунке 14 представлено условное графическое обозначение выбранной микросхемы КР1554И46, а в таблице10 приведены основные параметры выбранного регистра сдвига на микросхеме КР1554ИР46.
Таблица 9- Основные параметры микросхемы КР1554ИР46
|
Параметры микросхем |
КР1554ИР46 |
|
|
|
|
Uпот, В, |
5±10% |
|
U0вых, В , не более |
0, 5 |
|
U1вых, В, не менее |
2,5 |
|
I1вх, мА, не более |
0,02 |
|
I0вх, мА, не более |
-0,1 |
|
Iпот, мА, не более |
24 |
|
Iвых, мА |
-112 |
|
t1,0зд р, нс , не более |
20 |
|
t0,1зд р, нс, не более |
16 |
Рисунок14 - Условное графическое обозначение микросхемы КР1554ИР46
Рисунок15 - Схема генератора кодов 0-1-3-7-15-14-13-11-6-12-8-0 на регистре сдвига КР1554ИР46
Подберем интегральные микросхемы КР1554 для комбинационной части схемы. Для реализации шести элементов 2И-НЕ возьмем две микросхемы КР1554ЛA3, для одного элемента 3И-НЕ и одного элемента 4И-НЕ возьмем одну микросхему КР1554ЛA1. Один элемент 4И-НЕ по закону тавтологии, подав два раза одну переменную, используем как элемент 3И-НЕ [Л ]. На неиспользуемые элементы 2И-НЕ подаем логическую единицу, а выход подключаем на массу.
Микросхема КР1554ЛA3 содержит четыре элемента 2И-НЕ, микросхема КР1554ЛА1 содержит два независимых элемента 4И-НЕ работающие в положительной логике. На рисунке 16 представлено условное графическое обозначение выбранных микросхем, а в таблице 10 приведены основные параметры выбранных микросхем КР1554ЛА1,КР1554ЛА3.
Рисунок16 - Условное графическое обозначение микросхем КР1554ЛА1, КР1554ЛА3.
Таблица 10- Основные параметры микросхем КР1554ЛА1, КР1554ЛА3,
|
Параметры микросхем |
КР1554ЛА1 |
КР1554ЛА3 |
|
|
|
|
|
Uпот, В, |
5,0±10% |
5,0±10% |
|
Iвх, мкА, не более |
±1,0 |
±1,0 |
|
U0вых, В , не более |
0,4 |
0,4 |
|
U1вых, В, не менее |
4,7 |
4,7 |
|
I1вых, мА, не более |
-75 |
-75 |
|
I0вых, мА, не более |
86 |
86 |
|
Iпот, мкА, не более |
40 |
40 |
|
t1,0зд р, нс , не более |
7,0 |
7,0 |
|
t0,1зд р, нс, не более |
8,5 |
8,5 |
Реализация схемы генератор кодов 0-1-3-7-15-14-13-11-6-12-8-0 на регистре сдвига КР1554ИР46 и на микросхемах КР1554ЛА1, КР1554ЛА3 представлена на рисунке17.
Рисунок17 - Генератор кодов 0-1-3-7-15-14-13-11-6-12-8-0 на выбранных микросхемах