34.Цифровые элементы автоматики. Регистры сдвига.

Посл. Соед. D–триггеров, число которых равна числу разрядов (в нашем случае это тетрада). Информационный вход  – это вход старшего разряда. При работе регистра сдвига тактовый импульс поступает одновременно на все С–входы D–триггеров. Записываемая информация должна быть представлена во времени кодом. Код в регистр записывается поразрядно со стороны старшего разряда путем продвижения кодовой комбинации с каждым тактовым импульсом от разряда к разряду. Таким образом в рассмотренном случае для записи четырехразрядного числа (тетрады) необходимо затратить четыре тактовых импульса. А считывание информации в данном регистре может выполняться во времени двумя способами: последовательно или параллельно, т. е. считываются все разряды одновременно. Условное обозначение регистра сдвига приведено на рис. 19,б.

а)

б)

При определенной схемотехнической реализации регистра он может выполнять сдвиг кодовой комбинации (тетрады), как влево, так и вправо. Такие регистры называются реверсивными, рис. 20. Он состоит из разрядов, каждый из которых имеет D–триггер и логический элемент. Логический элемент выполняет функцию двухканального мультиплексора, который управляется сигналом V. Регистр может записывать информацию поразрядно последовательно во времени или во все разряды сразу. При последовательном способе записи сигнал V должен быть низкого уровня, а записываемый код должен поступать на вход D₀ и с каждым тактовым импульсом С₁ код продвигается на один разряд в сторону старшего разряда. При параллельном способе информация записывается на входы D1 … D4, запись осуществляется в паузе между синхроимпульсами С₁ причем при V = 1 импульсом С₂. Если после записи кодовую комбинацию необходимо сдвинуть, то регистр переводят в режим сдвига сигналом V = 0, а процедура сдвига выполняется импульсами тактового входа С₁ при этом Q₁–выход младшего разряда переходит в сторону старшего разряда – Q₄, регистр сдвигается влево.

35.Цифровые элементы автоматики. Счетчики.

Счетчики. Функциональная схема, осуществляющая счет поступающих на ее вход импульсов, формирование результата счета, его хранение, называется цифровым счетчиком. Для построения счетчика необходимы триггеры двухступенчатой структуры. По мере поступления входных импульсов на вход счетчика он последовательно перебирает свои состояния в определенном для данной схеме порядке. Длину списка используемых состояний называется модулем пересчета или основанием пересчета или емкостью счетчика (обозначим этот параметр буквой К). Одно из возможных состояний счетчика принимают за нулевое. Если счетчик начал считать с нулевого состояния, то через К импульсов в нем снова установится начальное состояние, а на выходе счетчика появится сигнал переноса CR (от carry – нести). Различные схемные решения счетчика могут перебирать свои состояния в различном порядке. Широко распространенные двоичные счетчики, у которых порядок смены состояний триггеров соответствуют последовательности двоичных чисел. Обычно счетчик перебирает свои состояния в возрастающем порядке, что представляет собой суммирование импульсов. Если состояния перебираются в убывающем порядке, то счетчик называют вычитающим. В случае изменения направления перебора имеет место реверсивный счетчик.

Счетчик, работа которого требует наличие синхроимпульсов (тактирование), называется синхронным. Если счетчик выполняет свои функции только при наличии информационных входных сигналов, то он называется асинхронным. Счетчики могут иметь вход общего сброса R (master reset), т. е. установка счетчика в нулевое состояние. Счетчики могут иметь входы данных D_i для параллельной загрузки произвольного кода. Загрузка кода, поступившего на D_i–входы, выполняется по команде на PL–входе (parallel load). Пример обозначения синхронного суммирующего (вычитающего) счетчика приведен на рис. 21. Здесь Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ – выходы, по входу +1– выполняется суммирование, по входу –1 – вычитание. Комбинация выходов определяет состояние счетчика.

Для построения двоичных счетчиков чаще всего используются Т-триггеры. Двоичный n-разрядный счетчик, содержащий n-триггеров обладает емкостью К = 2ⁿ. При схемном решении счетчика связи между его триггерами могут быть различного типа, от типа этих связей зависит время переключения счетчика, его аппаратные затраты и т. п. Наиболее распространенными связями являются связи обеспечивающие последовательный и параллельный переносы информации. Рассмотрим примеры схемотехнического решения того или иного способа переноса. Переключение триггера за триггером в счетчике выполняется с определенной задержкой распространения (t_зд.р). Чем больше разрядов в счетчике, тем больше время становления окончательного состояния счетчика. Известно, что каждый триггер имеет свое значение времени распространения, и различие в этих временах вызывает неодновременное их переключение, следовательно, на выходах могут появляться ложные кодовые комбинации состояний счетчика.

Из-за невозможности выполнить смену состояний всего счетчика в единый момент времени счетчики последовательного переноса бывают только асинхронными, т. е. сигналом переключением всей схеме является сам входной сигнал. Переключение счетчика (перенос импульса) осуществляется задним фронтом импульса (срезом) старшего разряда. Достоинством такого счетчика является простота схемы и легкость наращивания разрядности. Минимальное внесение погрешности в счет, т. е. поступление некачественного импульса (импульса помехи), вызовет несрабатывание только первого триггера, т. е. ошибка не более 1 первого разряда.

У величение быстродействия достигается использованием схемных решений позволяющих реализовать параллельный способ переноса информации. Схема состояний такого счетчика позволяет реализовать быструю смену их, поскольку счетные импульсы воздействуют сразу на все входы триггеров разрядов. Рассмотрим схему такого счетчика (рис. 23). В рассматриваемой схеме условие ее переключения определяют конъюкторы И, которые формируют на выходе V

Рис. .23. Асинхронный счетчик

данного разряда (исключая первый) разрешающие импульсы, если предыдущие разряды имеют состояние логической единицы. На вход каждого из конъюнкторов поданы сигналы всех триггеров младших разрядов, поэтому при подаче входного сигнала (+1) изменяют состояниевсе триггеры, перед которыми все более младшие разряды находились в состоянии логической единицы. Импульс переноса формируется конъюктором 5И, когда на его входах будут все 1, т. е. 16-й импульс поступит по счетному каналу и появляется на входе элемента 5И (DD7). На выходе этого элемента также появится сигнал, обозначающийся как > 15, что будет обозначать заполнение всех разрядов счетчика. Переключение схемы осуществляется в течение разброса времени t_зд.р входных коньюкторов. Этот счетчик небезразличен к качеству импульсов (к его фронту и длительность) на его входах.