Стендовая реализация лабораторной работы.

Контрольные вопросы.

1. В чём отличие комбинационных логических устройств от последовательных.

2. Что такое триггер?

3. Принцип работы JK- триггера.

4. Таблица истинности JK -триггера.

5. Какая причина позволяет проектировать на основе JK- триггера RS-, D- и Т-триггеры?

6. Таблицы истинности и принцип работы RS-, D-, Т- триггеров.

Приложение 1.

Краткое техническое описание стенда.

Стенд №6

Предполагаемый внешний вид:

Внешний вид установки:

Исследуемые схемы монтируются на печатных платах из фольгированного стеклотекстолита, которые укрепляются на алюминиевой (дюралюминиевой) основе размером 430 на 200 мм, закрытой сверху прозрачным пластиком.

Цветное изображение исследуемых схем, название работы, переключатели находится между металлической основой и защитным пластиком. Питание стендов осуществляется от имеющихся источников, встроенных в лабораторные столы.

Приложение 2.

Шаг 1

Необходимо выбрать тип триггера, принцип работы которого необходимо просмотреть.

Шаг 2

Подавая напряжение на его входы, изменяем состояние триггера и наблюдаем принцип его работы.

Шаг 3

Так же в окне программы можно наблюдать временную диаграмму работы триггера и таблицу переключений его входов и выходов и сравнить их с временной диаграммой.

Шаг 4

Для более подробного просмотра функционирования некоторых элементов триггера необходимо выбрать его (элементы доступные для просмотра имеются у D, T, JK триггеров).

Шаг 5

После выбора элемента появиться окно с его функциональной схемой.

Примечание

В данной работе представлены следующие триггеры:

RS – триггер;

D – триггер, переключающийся по положительному фронту

T – триггер, переключающийся по отрицательному фронту

JK – триггер, переключающийся по отрицательному фронту

Универсальный регистр.

Цель лабораторной работы:

Установить – как зависит выходное напряжение (диоды VD1 – VD4) от напряжений, подаваемых на управляющие входа регистра. Для этого, подавая на вход «Запись числа» напряжения соответствующего логическому 0 или логической 1, пронаблюдать сдвиг числа по регистру вправо или влево 1.

Теоретическое введение.

Обработка цифровой информации в сложных системах происходит в виде последовательного выполнения отдельных элементарных операций выполняются операционными элементами. Операционные элементы, или узлы, цифровых устройств образованы из логических элементов комбинационной и последовательной логики. Основной набор элементарных операций невелик.

Установка — запись в операционный элемент двоичного кода какой - либо константы. Пример — установка нуля во всех разрядах счетчика.

Передача-прием — перезапись кода числа из одного операционного элемента в другой.

Сдвиг - изменение положения разрядов кода относительно первоначального.

Счет - увеличение или уменьшение кода числа на выходе операционного элемента при поступлении на вход импульсной последовательности.

Преобразование - перевод кода числа из одной системы кодирования в другую.

Распределение - адресная передача сигналов от многих источников одному потребителю или от одного источника нескольким потребителям.

Сложение - нахождение суммы двух чисел, представленных в двоичном коде. Узлы, выполняющие основные элементарные операции, такие называются основными узлами цифровых устройств. К ним относятся регистры, счетчики, преобразователи кодов, мультиплексоры и сумматоры.

Регистры — это узел ЭВМ, состоящий из триггеров, основным назначением которого является прием и хранение чисел с двоичным представлением цифр разрядов. Однако с помощью некоторых видов регистров можно выполнять и следующие элементарные операции: установки, сдвиг, преобразование. Основными типами регистров являются параллельные (запоминающие), последовательные (сдвигающие) и универсальные.

Количество запоминающих элементов (триггеров) - разрядность регистра - равно количеству двоичных разрядов числа, которое необходимо занести в данный регистр. Обычно разрядность регистра кратна 4 (4-, 8-, 12- разрядные и т. д). В качестве запоминающих элементов, как правило, используются RS-, Д- и JK- триггеры. Каждый элемент способен сохранять на своем выходе значение поступившей информации до тех пор, пока не возникает необходимость записать в него новую информацию. При этом стирание ранее записанной информации происходит автоматически. Операция занесения информации в регистр называется записью, или вводом, извлечение информации - выводом, или считыванием.

В параллельном регистре на тактируемых Д - триггерах (рис. 1) код запоминаемого числа подается на информационные входы всех триггеров и записывается в регистр с приходом тактового импульса. Выходная информация изменяется с подачей нового входного слова и приходом следующего импульса записи. Такие регистры используют в системах оперативной памяти. Число триггеров в них равно максимальной развязности хранимых слов.

Рис 1. Параллельный регистр,

а) принципиальная схема;

б) условные обозначение.

Схема последовательного регистра на Л- триггерах (с установочными входами S и R) с динамическим управлением и временная диаграмма, иллюстрирующая его работу приведены на рисунке 2.

Рис 2. Последовательный регистр (со сдвигом информации вправо).

а) принципиальная схема;

б) временные диаграммы работы;

в) условные обозначение;

г) таблица переключений.

N тактового импульса	X	Q1	Q2	Q3	Q4
1	1	1	0	0	0
2	0	0	1	0	0
3	1	1	0	1	0
4	1	1	1	0	1
5	0	0	1	1	0
6	0	0	0	1	1
7	0	0	0	0	1
8	0	0	0	0	0

Универсальный регистр

Ha вход R подаем сигнал логической единицы и регистр во всех разрядах устанавливается в нулевое состояние.

R1=0, Q2=0, Q3=0. Q4=0. По приходу тактового импульса С первый триггер записывает код X (0 или 1), находящийся в этот момент на его Д- входе, а каждый следующий триггер переключается в состояние, в котором до этого находился предыдущий. Так происходит потому, что записываемый

сигнал проходит с входа Д-триггера к выходу Q с задержкой, большей длительности переднего фронта тактового импульса (в течение которого и происходит запись). Каждый тактовый импульс последовательно сдвигает код числа в регистре на один разряд. Поэтому для записи n-разрядного кода требуется п-тактовых импульсов из таблицы переключений следует, что четырехзначное число 1011 было записано в соответствующие разряды регистра (1-Q4, 0-Q3, 1-Q2, 1-Q1) после прихода четвертого тактового импульса. До следующего тактового импульса это число хранится в регистре в виде параллельного кода на выходах Q4... Q1. Если необходимо получить хранимую информацию в последовательном коде, то ее снимают с выхода Q4 в момент прихода следующих четырех импульсов (5 — 8). Такой режим называется режимом последовательного считывания.

Записать число 1011 в регистр можно и параллельным кодом, для этого на установочные входы триггеров (S) надо подать следующую информацию : на вход а — уровень логической 1, на вход в — уровень логического 0. на вход с — уровень логической 1, на вход d — уровень логической 1. Если замкнуть выход регистра сдвига на его вход, то с каждым новым тактом сдвига (С) информация 1011 будет передаваться с младшего разряда (Q4) на старший (Q1), т. е циркулировать. Поэтому такие регистры называют кольцевыми. Рассмотренный выше регистр сдвигает информацию вправо,

но часто возникает необходимость сдвигать ее влево, поэтому рассмотрим регистр сдвигающий хранящуюся информацию влево.

Рис 3. Последовательный регистр (со сдвигом информации влево).

а) принципиальная схема;

б) временные диаграммы работы;

в) условные обозначение;

г) таблица переключений.

Информация X поступает на вход Д

б)

четвертого триггера. При поступлении первого импульса С в момент его фронта в каждом триггере записывается значение логического сигнала на его входе : (см рис 3, 2 первую строку). Эта информация хранится до поступления второго импульса С, когда осуществляется следующий процесс записи (см рис 3, 2 вторая строка), Третий импульс С производит запись значений сигналов на входах триггеров соответствующих третьей строке таблицы переключений. С поступлением четвертого импульса С число 1011 оказывается записанным в разрядах триггера : Q4=1-старший разряд. Q3=0. Q2=0, Q1=1 — младший разряд. Глядя на схему и таблицу переключений легко заметить, что данный регистр сдвигает информацию влево.

Q1	Q2	Q3	Q4	X	N тактового импульса
					1
					2
					3
					4
					5
					6
					7
					8

Рисунок 3 г)

Если соединить вход четвертого триггера с выходом (Q1) первого триггера, то данный регистр превратится в кольцевой со сдвигом информации влево. Вспомнив принцип работы демультиплексора можно объединить выше рассмотренные регистры в один универсальный регистр, со сдвигающий хранящуюся информацию как вправо так и влево. Демультиплексор (DMX) имеет один информационный вход (F), несколько информационных выходов (1 и 2) и несколько управляющих входов (А и В). При подаче кода х=0, у=1 на управляющие входы А, В демультиплексора уровень сигнала, присутствующего на его входе, появляется на выходе 1. и регистр сдвигает информацию влево, (см рис 4 и рис За) При подаче сигналов х-1, у-0 на управляющие входы А, В демультиплексора вход его соединяется с входом 2, и регистр сдвигает информацию вправо (см рис 4 и рис 2).

Рис 4 Универсальный регистр