Часть вторая исследование схемы универсального регистра

1. Цель работы

Исследование функциональных возможностей регистров сдвига

и схем кольцевых счётчиков на их основе.

2. Описание лабораторной установки

В лабораторной установке исследуются реверсивный 8- разрядный регистр сдвига, построенный на интегральной микросхеме К155ИР13 (DD1) и кольцевые счётчики на его основе.

С хема лабораторной установки приведена на рис. 3.30.

Исследуемые регистр сдвига имеет три порта (группы входов) приёма данных и один выходной порт; среди них:

D_R - порт приёма последовательной информации для осуществления сдвига вправо;

D_L - порт приёма последовательной информации для осуществления сдвига влево;

D0 – D7 -порт приёма 8-разрядной параллельной информации;

Q0 – Q7 -выходной порт 8-разрядной параллельной информации. Кроме того, с выхода Q0 может осуществляться вывод последовательного кода при сдвиге информации влево, а с выхода Q₇ - при сдвиге информации вправо.

S0 - вход, с помощью которого осуществляется управление режимом работы регистра. При S0=0 регистр переходит в режим записи параллельной информации с порта D0 – Q7. При S0=1 имеет место режим сдвига информации. Запись и сдвиг информации осуществляется синхронно с поступлением перепада 0 1 на тактовый вход С.

S1 - вход, который управляет направлением сдвига информации; при S1=0 имеет место сдвиг информации влево, при S0=1 - вправо.

R - вход для нетактируемой установки в «0» всего регистра.

Кроме схемы собственно регистра, в лабораторной установке имеется генератор одиночных импульсов, управляемый переключателем S2, и генератор низкочастотных импульсов, сигналы с которых в зависимости от положения переключателя S1 поступают на тактовый вход «С» регистра сдвига.

Изменение частоты колебаний генератора производится с помощью переменного резистора R.

Соединяя выход Q7 с входом D_R или выход Q0 с входом D_L, можно реализовать кольцевой счётчик с коэффициентом счёта К_СЧ = 8.

Интегральная микросхема DD2 является 8-входовым элементом И-НЕ, на выходе которого имеет место «0» только при наличии «1» на всех выходах Q0 - Q7 регистра. Интегральная микросхема DD₃ представляет собой 8-входовую схему ИЛИ, на выходе которой «1» имеет место только при наличии «0» на всех выходах Q0 - Q7 регистра.

При помощи элементов DD2 и DD3 можно организовать работу регистра сдвига в режиме кольцевого счётчика с коррекцией сбоев. Такие счётчики не требуют начальной установки и устойчивы к действию помех. Кроме того, элементы DD2 и DD3 выполняют, функции дополнительного триггера, за счёт которого в кольцевом счётчике с коррекцией, выполненном на 8-разрядном регистре, может быть получен коэффициент счёта К_СЧ = 9, по сравнению с коэффициентом счета К_СЧ = 8 в аналогичном счётчике без коррекции.

Используя в качестве обратной связи значения Q0 - Q7 можно построить счётчик с перекрестными связями (счётчик Джонсона), коэффициент счёта которого в два раза выше, чем для простого кольцевого счётчика. Так, для счётчика Джонсона, выполненного на 8-разрядном регистре, коэффициент счёта равен К_СЧ = 16. Как и простой кольцевой счётчик, счётчик Джонсона требует начальной установки, и сбой, однажды возникнув, циркулирует неограниченно долго.

Коррекция сбоев осуществляется при использовании сигнала, снимаемого с триггера, выполненного на элементе DD5. При построении кольцевого счётчика с коррекцией сигнал с выхода элемента DD5 подаётся на один из входов D_R или D_L регистра (в зависимости от направления сдвига).

Переключатели, расположенные на лицевой панели, выполняют следующие функции:

S1 - изменение режима подачи сигнала, подаваемого на тактовый вход "С" регистра;

S2 - запуск схемы регистра от генератора одиночных импульсов;

S3 - изменение направления сдвига информации;

S4 - запись параллельной информации или eё сдвиг;

S5 - S8- установка последовательного (S5) и параллельного (S5 - S8) кода;

S9 - установка регистра в состояние «0» для всех разрядов.

Интегральные логические элементы DD4, DD6, DD7 выполняют функции инверторов.

Индикация состояния входов и выходов лабораторной установки осуществляется с помощью светодиодных индикаторов (VD1 - VD12).

Схема лабораторной установки собрана на интегральных микросхемах К133 и К155 серии.