Варианты заданий

Для логических элементов получить таблицы истинности, списывающие их выходы для различных наборов входных сигналов, определить время задержки распространения сигнала или длительность фронта выходного сигнала (в зависимости от варианта).

№	Элемент	Определяемые параметры
1	2И – НЕ	Время задержки
2	2–2–2–3И-4ИЛИ-НЕ	Таблица истинности
3	4И – НЕ	Длительность фронта
4	2-2И-2ИЛИ-НЕ	Таблица истинности
5	3И – НЕ	Время задержки
6	JK – триггер	Таблица истинности
7	8И – НЕ	Длительность фронта
8	D – триггер	Таблица истинности
9	2–2–2–3И-4ИЛИ-НЕ	Время задержки
10	2И – НЕ	Таблица истинности
11	4И – НЕ	Время задержки
12	2–2–2–3И-4ИЛИ-НЕ	Длительность фронта
13	8И – НЕ	Таблица истинности
14	D – триггер	Длительность фронта
15	2-2И-2ИЛИ-НЕ	Время задержки
16	3И – НЕ	Длительность фронта
17	4И – НЕ	Таблица истинности
18	8И – НЕ	Время задержки
19	JK – триггер	Время задержки
20	D – триггер	Время задержки
21	2-2И-2ИЛИ-НЕ	Длительность фронта
22	3И – НЕ	Таблица истинности
23	JK – триггер	Длительность фронта
24	2И – НЕ	Длительность фронта

Отчет по работе включает в себя:

• условные графические обозначения элементов;

• параметры исследованных элементов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Каково назначение всех органов управления, индикации и контроля на пульте?

2. Как проводится испытание схем в статическом режиме? Какие сигналы подавать на вход и как контролировать выходные сигналы?

3. Как производится испытание схем в динамическом режиме? Какие сигналы подавать на вход, как контролировать входные сигналы?

4. Как определить неисправность схемы?

5. Как определить неисправность коммутационных проводов?

6. Какие сигналы могут быть использованы при синхронизации осциллографа? Какой должна быть его полоса пропускания?

7. Каковы фронт и срез сигналов? Каковы задержки элементов?

8. Что такое парафазный сигнал?

9. Объясните принцип работы базового элемента ТТЛ и ТТЛШ?

10. Каково назначение транзисторов и диода в схеме элемента?

11. Можно ли соединить выходы двух элементов ТТЛ?

Лабораторная работа №2 Исследование работы регистров

Цель работы:

• Ознакомится с назначением и принципом действия регистров.

• Ознакомиться с практической схемой сдвигового регистра и исследовать его.

Содержание работы : Исследование реверсивного регистра в статическом и динамическом режимах.

Краткие теоретические сведения.

Регистр - это узел вычислительной машины, который служит для хранения чисел и команд, регистры могут быть одноразрядными и много разрядными. По функциональному значению регистры делятся на регистры памяти или статические и регистры сдвига или динамические. Регистры памяти осуществляют приём и хранение чисел только в параллельном коде и представляют собой набор триггеров, в ряде случаев имеющие общие схемы синхронизации. Количество триггеров определяет разрядность регистра памяти. В зависимости от входов, реализованных в используемых триггерах, регистр осуществляет выдачу хранимого кода в памяти, инверсном или парафозном коде. Для построения регистров используются RS-тригеры, D-триггеры и JK- триггеры.

Сдвиговые регистры осуществляют не только хранение, но и как следует из названия, сдвиг хранящихся в них данных. Они используют для преобразования последовательного кода числа в параллельный и ,наоборот, для сдвигов кодов чисел на определённое количество разрядов вправо или в лево, что бывает необходимо при нормализации чисел. Для реализации этих функций в сдвиговых регистрах информационные входы триггеров связаны с соответствующими выходами других триггеров, входящих в регистр.

Регистр работает следующим образом: с приходом положительного импульса синхронизации (или тактового импульса) первый триггер перейдёт в нулевое состояние, так как на вход D до прихода импульса синхронизации поступал нулевой сигнал. Во второй триггер будет записываться состояние первого и так далее, в каждый следующий триггер будет записываться состояние предыдущего. Следовательно, число в регистре будет сдвинуто на бит числа. Под действием каждого последующего импульса синхронизации на выходе регистра (выход последнего триггера) получаем поочерёдно каждый разряд записанного числа, начиная с младшего, т.е. в последовательном коде. Поэтому сдвиговые регистры иногда называются последовательными.

Регистры, в которых сдвиг информации может быть осуществлён как вправо, так и влево называются реверсивными и направление сдвига числа зависит от управляющего сигнала. Для реализации реверсивных регистров обычно используют два сигнала направления и на вход триггеров регистра помещается логический элемент 2И-ИЛИ-НЕ.

DS Q0 Сдвиг поC1 C1

D T

C

D T

C

D TT0

DS

C

Сдвиг

D T

C

D T

C

Q1

D TT1

C

Q2

D TT2

C

DS RG Q0

Q1

C Q2

Q3

Q3

D TT3

C

Рис. 1

< C

S0 RG

S1

DR Q0

D0 Q1

D1 Q2

D2 Q3

D3

DL

R

SL PL SR C R DR :

A

D TT

< C i

R

Y Qi

& 1

& i

&

Z

Di

B

DL

Рис. 2

Регистр работает следующим образом: допустим, что в регистре записано двоичное число 010. При наличии управляющего сигнала «Сдвиг вправо» с приходом положительного импульса синхронизации (или тактового импульса) триггер Т2 останется в нулевом состоянии, т.к. на вход D через элементы И-ИЛИ-НЕ до прихода импульса синхронизации поступал нулевой сигнал. По этой же причине T1 будет переключён в нулевое состояние, а триггер T0 - в единичное, т.к. на вход D поступал единичный сигнал. Таким образом, число в регистре будет сдвинуто на один разряд вправо. С приходом второго импульса синхронизации триггеры T2 и T1 останутся в нулевом состоянии, а T0 будет переключён из единичного состояние в нулевое. На входе регистра под действием каждого импульса синхронизации получаем поочерёдно каждый разряд записанного числа, начиная с младшего, т.е. в последовательном коде. Таким образом реверсивный регистр работает аналогично однонаправленному сдвиговому регистру за исключением наличия дополнительных входов направления сдвига.

Сдвиговые регистры можно построить так, чтобы при считывании в них сохранялась ранее записанная информация. При считывании числа из сдвигового во все его триггеры устанавливаются в состояние нуля, то есть информация в них не сохраняется после считывания. Если же иметь цепь связи старшего разряда с младшим, то при прохождении тактовых импульсов код каждого разряда будет последовательно поступать не только на выходы регистра, но и на вход старшего разряда (при сдвиге вправо) для перезаписи. Благодаря этому при непрерывном поступлении тактовых импульсов записанное число в регистре будет циркулировать, т.е. информация не потеряется. Регистры такого типа называются кольцевыми.

Сдвиговые регистры реализованы в виде интегральных микросхем обычно имеют дополнительные входы для записи параллельного кода и одновременного сброса всех триггеров в нулевое состояние. Для этого обычно используются асинхронные R и S входы триггеров, поэтому эти функции являются приоритетными. Временные параметры интегральных микросхем регистров определяются триггерами на основе которых построены регистры, поэтому их временные параметры совпадают.

Лабораторные задания

Из элементов лабораторного макета следует собрать функциональную схему реверсивного регистра, выполненного на основе D- триггеров и элементов И-ИЛИ-НЕ с цепями записи чисел, приведенную на рисунке 2

Здесь запись в регистры осуществляется за два такта: в первом такте все триггеры регистра сбрасываются в ноль сигналом R, а во втором такте происходит собственно запись. Управление записью осуществляется с помощью входных элементов И-НЕ, так как D- триггер имеет инверсные установочные входы. На элемент И-ИЛИ-НЕ подаются через DL и DR предыдущий и последующий соответственно разряды числа. А по одной из входных шин SL или SR сигнал, который является управляющим и переводит регистр в состояние сдвига вправо или влево соответственно. В случае, если по обоим шинам не поступает управляющего сигнала, то регистр переходит в режим записи числа. При этом каждый триггер регистра либо будет переключен в единичное состояние, либо останется в нулевом. Записанный код числа может хранится сколь угодно до тех пор, пока не будет погашен новым сигналом R.

Выдача записанного числа в параллельном коде с выхода триггеров осуществляется аналогично записи (на схеме не показано). Записанное число может быть выдано в прямом или обратном коде в зависимости от его знака.

Конкретное задание по типу исследуемого регистра представлено в таблице 1.

Отчёт по работе включает в себя :

• принципиальная электрическая схема исследованного регистра ;

• временные диаграммы работы регистра ;

• параметры аналогов исследования регистра, реализованных в виде интегральных микросхем.

Контрольные вопросы :

1. Для чего предназначены регистры и каких типов они бывают ?

2. Начертить схему цепи сдвига реверсивного регистра и пояснить его работу.

3. На каких триггерах могут быть реализованы регистры ?

4. Какие регистры называются кольцевыми ?

5. Перечислите временные параметры регистров .

6. Объясните принцип работы регистра ИР1.

7. Объясните принцип работы регистра ИР13.

8. Объясните принцип работы регистра ИР26.

Табл. 1

вариант	задание
1	регистр сдвига на один разряд вправо
2	на три разряда вправо
3	на два разряда вправо
4	на два разряда влево
5	на восемь разрядов влево
6	на четыре разряда влево
7	на три разряда влево
8	на четыре разряда вправо
9	на один разряд влево
10	на восемь разрядов вправо
11	на шесть разрядов вправо
12	на пять разрядов влево
13	на семь разрядов вправо
14	на шесть разрядов влево

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3