- •Лабораторная работа № 3 исследование регистров и цифровых счетчиков
- •Регистр.
- •Синхронный счетчик
- •Задание № 1 Исследовать работу четырехразрядного регистра.
- •Задание № 2 Исследовать работу четырехразрядного регистра сдвига.
- •Задание № 3
- •Порядок выполнения задания
- •Задание № 4 Исследовать работу синхронного двоичного счетчика.
- •Задание №5
Лабораторная работа № 3 исследование регистров и цифровых счетчиков
Целью работы является изучение принципов работы регистров и счетчиков,
а также экспериментальное их исследование с помощью программы Electronics
Workbench (EWB).
Общие сведения.
Регистры и счетчики относятся к разряду цифровых устройств и являются
одним из наиболее распространенных элементов вычислительной техники.
Они широко используются для построения устройств ввода, вывода, хранения
информации, а также для выполнения некоторых арифметических и логических
операций.
Регистр.
Устройство называемое регистром служит для хранения чисел в двоичном
коде. С помощью регистров выполняются такие действия над числами, как пере-
дача их из одного устройства в другое, арифметический и логический сдвиг в
сторону младших или старших разрядов, преобразование кода из последователь-
ного в параллельный и наоборот и т.д. Функциональная схема регистра парал-
лельного типа на RS-триггерах приведена на рис.1.3
Рис. 1.3
Информация в регистр записывается при наличии логической единицы
на входе “вход”. Тогда входные сигналы параллельного входа установят в соот-
ветствующее состояние тригерры Т1 – Тn. На выходе регистра информация поя-
вится при наличии логической единицы на входе “вывод”. При считывании
информация, записанная в регистре, сохраняется. Перед вводом информации
регистр устанавливается в нулевое состояние при подаче логической единицы
на шину “сброс”.
Регистр сдвига (сдвигающий регистр)
Данный регистр предназначен для выполнения операции сдвига слова
информации, то есть для перемещения всех цифр слова в направлении от стар-
ших к младшим разрядам (сдвиг вправо) или наоборот (сдвиг влево). Схема
сдвигающего регистра на JK-триггерах показана на рис.2.3
Рис. 2.3
Здесь информация, поступившая на вход регистра, по окончании каждого синхронизирующего импульса передается (продвигается) из предыдущего триггера в последующий.
Пусть требуется записать в регистр трехразрядное двоичное число X=CBA = 101,
Т.е.имеющее разряды А= 1, B= 0, C = 1.На вход подается двоичное слово последовательно разряд за разрядом(младшим разрядом-А вперед). По окончании первого синхронизирующего импульса триггер ТT1 установится в состояние 1(Q1 = 1), посколькуJK-триггер работает как синхронный двухтактный RS-триггер.Таким образом,по окончании первого синхроимпульса Q1=A=1.
Затем на информационный вход регистра поступает второй разряд B= 0
слово X. При воздействии второго синхроимпульса триггер ТT2 воспримет ин-
формацию с выхода первого триггера. По окончании второго синхроимпульса
Q2 =А= 1, а первый триггер воспримет входную информацию регистра и на его
выходе Q1 = B = 0. Таким образом, произошел сдвиг информации из первого
разряда регистра во второй; точно также по окончании третьего синхроимпуль-
са Q3 = A = 1, Q2 = B =0, Q1 = C = 1 и все слово будет записано в регистр.
Считывать информацию из регистра сдвига можно либо в последовательном
коде с выхода Q3, продвигая информацию через все разряды регистра к выходу,
либо в параллельном коде одновременно с выходов трех триггеров.
Если каждый триггер снабдить отдельным кодом, то данные могут вво-
диться параллельно через эти входы.
Цифровой асинхронный счетчик
Цифровым счетчиком импульсов называют устройство, реализующее
счет числа входных импульсов и фиксирующее это число. Обычно счет-
чики строят на основе триггеров, поэтому счет импульсов ведется в двоич-
ной системе счисления. Функциональная схема двоичного четырехразряд-
ного счетчика приведена на рис. 3.3.
Рис. 3.3
Схема состоит из четырех последовательно соединенных Т-триггеров,
выполненных на основе универсальных JK-триггеров. Выходы всех триггеров первона-
чально можно установить в нулевое состояние подавая на короткое время логическую 1
на общий вход сброса . Входные им пульсы поступают на счетный вход левого триггера.
По окончании первого входного импульса левый триггер Т0 перейдет в состояние 1.
По окончании второго входного импульса триггер Т0 перейдет в положение 0, а сле-
дующий триггер Т1 в состояние 1 и т.д. После шестнадцатого входного импульса все
триггеры переходят в состояние 0, и счет повторяется. Единич ные выходы триггеров
отражают число поступивших на вход счетчика импульсов в двоичной системе счисления. Результат двоичного счета получается на выходах с А по D и, поэтому число следует
читать в порядке DCBA.
Общее число возможных состояний (модулей) М счетчика определяют числом триг-
геров n: М = 2n. В нашем случае М = 16.
Для получения счетчика с другим коэффициентом пересчета (модулем) применяют
обратные связи. На рис. 4.3 изображена схема десятичного счетчика импульсов, то есть
c М = 10. Наличие двух входов сброса у схемы позволяет организовать и получить
разные коэффициенты пересчета и, в частности, М = 10. В нашем случае счетчик автома-
тически сбрасывается в 0 , когда на выходах не появится комбинация 1010. Таким образом
десятый импульс переводит все триггеры в состояние 0, и счет начинается снова. Другие
комбинации обратных связей позволяют построить счетчик с другим модулем пересчета.
Рис. 4.3