фоэ, 2ч

Для записи чисел в регистр в виде параллельного кода служат элементы И-НЕ. Перед записью числа все триггеры устанавливаются в нулевое состояние подачей нулевого сигнала на установочные R-входы (на шину Y 0 – уста-

новка нуля). На входные шины a, b, c подаются сигналы 0 или 1 – в зависимости от того, в какое состояние нужно перевести триггеры регистра. При подаче единичного сигнала на шину ПЧ (прием числа) те элементы И-НЕ, на кодовых шинах которых были единицы, подают нулевые сигналы на установочные S- входы, и соответствующие триггеры переводятся в единичное состояние, остальные остаются в нулевом состоянии. Записанный код числа может хранить-

ся как угодно долго, пока не будет подан новый сигнал установки нуля на шину

Y 0.

12.3. Описание работы регистра при сдвиге вправо

Для осуществления режима работы “сдвиг вправо” на шину “сдвиг вправо” подается единичный сигнал, а на шину “сдвиг влево” – нулевой. Рассмот-

рим работу регистра при сдвиге вправо. Подав на шины a, b, c сигналы a = 0, b = 1, c = 0 и подав единичный сигнал на шину ПЧ, запишем в регистр число 010 (Q2=0, Q1=1, Q0=0). На входы D-триггеров при этом поступают следующие сигналы с выходов элементов И-ИЛИ-НЕ

D2 = 0 0 +1 1 = 0 , D1 =1 0 +1 1 = 0, D0 =1 0 +0 1 =1.

Поэтому с приходом первого тактового импульса триггер Q2 останется в нулевом состоянии, триггер Q1 перейдет в нулевое состояние из исходного единичного, а Q0 перейдет в единичное состояние из исходного нулевого. В регистре окажется число 001, т.е. ранее записанное число сдвинулось на один разряд вправо. На входах D-триггеров теперь будут сигналы:

D2 =1 0 +1 1 = 0, D1 =1 0 +1 1 = 0, D0 =1 0 +1 1 = 0 .

С приходом следующего тактового импульса триггеры Q1 и Q2 останутся в нулевом состоянии, а триггер Q0 перейдет тоже в нулевое состояние. В регистре окажется число 000.

На выходе Q0 регистра под действием каждого тактового импульса получаем поочередно каждый разряд числа, начиная с младшего, т.е. считывание происходит в последовательном коде. При таком считывании все триггеры в результате сдвига устанавливаются в состояние 0, т.е. информация в регистре не сохраняется («выталкивается»). Если ввести связь старшего разряда с младшим, при непрерывном поступлении тактовых импульсов записанное двоичное число в регистре будет циркулировать, т.е. информация не потеряется. Такой

60

регистр называется кольцевым. Для превращения рассмотренного реверсивного регистра в кольцевой в схему введены связи, указанные на рис. 12.2 пунктиром.

Регистр со сдвигом влево работает аналогично и описание его работы в данном руководстве не приводится.

12.4. Порядок выполнения работы

12.4.1. Исследование работы регистров в статическом режиме а) ознакомьтесь со схемой лабораторного макета (приложение 2), вклю-

чите питание макета. Установите регистр в нулевое исходное состояние нажатием кнопки «Сброс»;

б) соедините проводами гнезда 45 и Х1, 46 и Х2, 47 и Х3. Клавишами 45, 46, 47 наберите любой код числа (нажатая клавиша соответствует подаче 1) и, нажав кнопку «Прием числа», запишите набранный код в регистр;

в) подготовьте к проверке регистр при сдвиге вправо, для чего нажмите клавишу S2, S1 должна быть отжата. Нажатием кнопки S4 подавать импульсы на вход регистра и по индикаторным лампочкам наблюдать за сдвигом кода числа. Результаты занесите в таблицу 12.1;

г) проверьте работу кольцевого регистра при сдвиге вправо. Для этого нажмите клавишу S1. Запишите число в регистр и повторите п. в);

д) проверьте работу регистра при сдвиге влево. Для этого следует отжать клавишу S 2. Вновь запишите число в регистр, например, 001 (см. п. а и б). Нажатием кнопки S 4 подавать импульсы на вход регистра и по индикаторным светодиодам наблюдайте за сдвигом кода числа. Результаты занесите в табли-

цу 12.1;

е) проверьте работу кольцевого регистра при сдвиге влево. Для этого нажмите клавишу S7. Запишите число в регистр и повторите п. д).

12.5. Выполнение работы с использованием программы моделирования электронных устройств “Electronics Workbench”.

61

12.5.1. Изучается 4-х разрядный реверсивный регистр сдвига на интегральной микросхеме TTL 74194 (555ИР11), схема подключения которого изображена на рис.12.4.

Рис.12.4

Выводы микросхемы имеют следующее назначение:

16 (VCC) – питание;

8 (GND) – общий;

1 (CLR’) – сброс (низкий уровень);

9, 10 (S0,S1) – установка режима работы;

11 (CLK) – тактовый импульс (активный фронт); 15, 14, 13, 12 (QA, QB, QC, QD) – выходы;

2 (SR) – вход данных для сдвига вправо (от QA к QD); 7 (SL) – вход данных для сдвига влево (от QD к QA) ; 3, 4, 5, 6 (A, B, C, D) – входы параллельной загрузки.

Режим работы регистра задается логическими уровнями на входах S0 и S1 (переключатели (0) и (1)) согласно таблице 12.2.

Переключатель (G) служит для сброса регистра, переключатель (T) формирует тактовые импульсы, переключатели (A), (B), (C), (D), (R) и (L) устанавливают состояния соответствующих входов. Нижнее по схеме положение переключателей задает нулевой уровень, верхнее – единичный. Индикаторы показывают состояния на выходах (“1” – светится, “0” – не светится).

62

12.5.2.Активизируйте схему. Произведите сброс регистра путем установки переключателя G в нижнее, а затем в верхнее положение. Произведите запись в регистр какого-либо двоичного числа, для этого установите переключатели (0) и (1) в нужные положения согласно таблице 12.2, задайте код числа переключателями (A) – (D) и установите переключатель (T) в нижнее, а затем в верхнее положение.

12.5.3.Для исследования регистра в режиме сдвига вправо установите переключатели (0) и (1) в нужные положения согласно таблице 12.3. Переключателем (R) задайте единичный уровень на входе сдвига вправо. Действуя переключателем (T), подавайте на регистр тактовые импульсы и, в соответствии со свечением индикаторов, занесите результаты в таблицу. Сделайте выводы. Задайте переключателем (R) нулевой уровень и продолжите измерения. Сделайте выводы.

12.5.4.Для исследования регистра в режиме сдвига влево установите переключатели (0) и (1) в нужные положения согласно таблице 12.2. Переключателем (L) задайте единичный уровень на входе сдвига влево. Действуя переключателем (T), подавайте на регистр тактовые импульсы и, в соответствии со свечением индикаторов, занесите результаты в таблицу 12.3. Сделайте выводы. Задайте переключателем (L) нулевой уровень и продолжите измерения. Сделайте выводы.

63

12.6. Содержание отчета

В отчете приведите схему исследуемого регистра, таблицы и временные диаграммы работы регистра в различных режимах работы

Контрольные вопросы

1.Изобразите схемы и диаграммы работы регистров сдвига вправо, влево, кольцевых и реверсивных.

2.Поясните схему лабораторного макета для исследования регистров сдвига. Укажите назначение отдельных узлов схемы.

3.Как выполнена запись числа в регистр в лабораторном макете?

64

Литература основная:

1.Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника. – Ростов на Дону: «Феникс», 2002.*)

2.Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПб.: Корона принт, 2000.*)

3.Москатов Е.А. Электронная техника. – Таганрог, 2004.*)

4.Москатов Е.А. Справочник по полупроводниковым приборам. – Таган-

рог, 2004.*)

5.Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника. – СПб.:

Питер, 2003.

6.Бурков А.Т. Электроника: физические основы, полупроводниковые приборы и устройства. – СПб.: ПГУПС, 1999.**)

7.В.С. Валенко, Полупроводниковые приборы и основы схемотехники электронных устройств. М.:, Дотека-XXI, 2001.

8.Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ – Санкт Петер-

бург, 2004.

*) имеется в электронном виде; **) более 50 экз. в библиотеке УрГУПС.

Дополнительная:

1.Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. – М.: Солон-Р, 2005.

2.Джонс М.Х. Электроника – практический курс. – М.: Постмаркет, 1999.

Учебно-методическая:

1.Штрапенин Г.Л. Краткое описание и порядок работы с программой моделирования радиоэлектронных схем Electronics Workbench. – Екатеринбург: УрГАПС, 1998. – 24 с.

2.Штрапенин Г.Л. Электротехника и электроника Методическое руководство для выполнения лабораторных работ. – Екатеринбург: УрГУПС, 1999.

3.Штрапенин Г.Л. Схемотехника. Методическое руководство для выполнения лабораторных работ. Екатеринбург: УрГУПС, 1999.

4.Воронцова Л.Н., Штрапенин Г.Л . Физические основы электроники. Часть 1. Методическое руководство к выполнению лабораторных работ. – Екатеринбург: УрГУПС. 2005.

65