Регистры
•Двоичное число в последовательном коде, начиная с младшего разряда, подается на вход D триггера младшего разряда TT0
. По фронту каждого тактового импульса кодовая комбинация будет продвигаться от разряда к разряду вправо и после окончания четвертого тактового импульса запишется в регистр. Таким образом, для записи 4-разрядного слова необходимо подать 4 импульсf сдвига.
•Считывание информации последовательным кодом осуществляется, как и запись, путем поразрядного сдвига записанной информации к выходу Q3 . Для считывания информации последовательным кодом потребуется такое же число импульсов сдвига, как и при записи.
•Считывание информации параллельным кодом осуществляется в паузе между последним 4-м импульсом сдвига одного цикла записи и первым импульсом сдвига другого цикла записи или считывания последовательным кодом.
•Таким образом, с помощью регистра сдвига можно осуществлять преобразование двоичного кода из последовательной формы представления в параллельную. Если в триггерах, на которых собран регистр, кроме входа D , имеются установочные входы S , то можно осуществить запись в регистр информации параллельным кодом и преобразовать ее из параллельной формы представления в последовательную.
•Реверсивные регистры сдвига обеспечивают возможность сдвига информации как вправо, так и влево. Они имеют специальный вход управления направлением сдвига.
Для сдвига информации влево, необходимо информацию с выхода последующих триггеров по специально созданным цепям подавать на входы предыдущих триггеров и записывать их следующим тактовым сигналом. Это эквивалентно сдвигу информации влево.
Регистры
• Пример: К155ИР13 – это 8 – разрядный реверсивный регистр сдвига с возможностью параллельной записи информации.
На схеме – подключение к регистру сдвига К155ИР13 7-сегментного светодиодного индикатора 3ЛС324А1. Основные сегменты индикатора обозначаются буквами от A до G; восьмой сегмент — десятичная точка (decimal point, DP), предназначенная для отображения дробных чисел
– буквой H.
Регистр сдвига DD1 получает последовательный код данных на свой вход DR из порта P2.4 микроконтроллера, а сигнал синхронизации данных – из порта P2.3. После сдвига на 8 разрядов параллельный код данных подается на входы A … H индикатора L1.
Регистры
•Кольцевые счетчики (кольцевые регистры) строятся на основе сдвигающих регистров путем соединения выхода триггера младшего разряда со входом триггера старшего. В них под воздействием входных импульсов осуществляется «перемещение» одной или нескольких логических единиц последовательно от разряда к разряду.Такие регистры находят применение в счетчиках-делителях и распределителях импульсов.
•https://bstudy.net/754662/tehnika/koltsevye_schetchiki
•Для построения кольцевых счетчиков можно использовать как D-, так и JK-триггеры. Таблица состояний для регистра на D- триггерах (4 разряда):
Висходном состоянии триггер Q1 находится в единичном состоянии, а все остальные — в нулевом.
№ |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
такта |
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
5 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Регистры
•Логическая единица, существовавшая на выходе Q1 в исходном состоянии, при каждом входном импульсе перемещается на следующий выход Q2, Q3, Q4. Четвертый тактовый импульс возвращает счетчик в исходное состояние. В общем случае коэффициент счета Ксч=n, где n – количество триггеров в регистре.
•С помощью цепи начальной установки можно задать любое начальное состояние, и тогда сдвигаться будет вся начальная комбинация нулей и единиц.
•Недостаток такого счетчика – возможность возникновения сбоев (нарушений сдвигаемого кода), которые, однажды возникнув, могут существовать неопределенно долго. Для автоматического устранения сбоев применяется следующая простая схема:
№ |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
такта |
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Если по какой-либо причине один или несколько триггеров случайно изменят свое состояние и на триггерах, включенных в кольцо, появится несколько единиц, то логический элемент ИЛИ-НЕ DD5 будет давать логический ноль до тех пор, пока все триггеры не примут нулевое состояние. Логическая единица на входе DD1 появится только в случае, если на выходах всех триггеров будет логический ноль.
Регистры
•Благодаря этому логическому элементу возникший в счетчике сбой существует только конечное время. После осуществления одного цикла полного пересчета его влияние будет устранено.
•Как видно из таблицы состояний, коэффициент счета теперь Ксч=n+1, где n — число триггеров, соединенных в кольцо.
•Кольцевой счетчик с одной перекрестной связью называется счетчиком Джонсона. На вход первого триггера DD1 подан сигнал с инверсного выхода триггера DD5.
При таком включении инверсия уровня Q5 сдвигается в Q1. Тактовые импульсы вначале вызывают «распространение» единиц от первого до последнего разряда, а затем «распространение» нулей. Счетчик Джонсона имеет коэффициент счета Ксч=2n. Он работает в коде Либау – Крейга.
№ |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
Q5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
3 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
5 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
6 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
7 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
8 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Регистры
•Рекуррентные регистры представляют собой сдвигающие регистры, охваченные цепью логической обратной связи. Обычно в качестве элемента логической обратной связи используется сумматор по модулю 2.
•На вход сумматора М2 подаются сигналы с выходов Q0 и Q1 триггеров, а выход сумматора соединен со входом J триггера ТТ3.
•Порядок сдвига информации в регистре при подаче тактовых импульсов приведен в таблице.
№ |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
3 |
1 |
0 |
0 |
1 |
4 |
1 |
1 |
0 |
0 |
5 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
1 |
0 |
1 |
1 |
7 |
0 |
1 |
0 |
1 |
8 |
1 |
0 |
1 |
0 |
9 |
1 |
1 |
0 |
1 |
10 |
1 |
1 |
1 |
0 |
11 |
1 |
1 |
1 |
1 |
12 |
0 |
1 |
1 |
1 |
13 |
0 |
0 |
1 |
1 |
14 |
0 |
0 |
0 |
1 |
15 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Регистры
•В исходном состоянии триггер ТТ3 устанавливается в состояние 1 подачей на установочный вход S единичного сигнала. Все остальные триггеры регистра - в нулевом состоянии. Сигналы сдвига С продвигают записанную в ТТ3 единицу сначала в триггер ТТ2, а затем в TT1. При опрокидывании триггера TT1 в единичное состояние на вход элемента М2 подается комбинация Q1_Q0 = 10. При этом на его выходе имеет место сигнал F = Q1 Q0 = 1 0 = 1, что приводит в третьем такте к записи 1 в разряд Q3. Так же и в комбинации Q1_Q0 = 01 в четвертом такте.
•В течение 14 тактов комбинации состояний триггеров регистра будут различными. Комбинация 15 такта повторяет исходную, и цикл затем повторяется.
•Таким образом, данный 4-разрядный регистр с логической обратной связью формирует периодическую рекуррентную последовательность вида 1000010000101001, длиной М = 24 - 1 периодов сдвигающих импульсов.
•Такие рекуррентные последовательности называются М-последовательностями. В этих последовательностях в течение полного
•цикла Мmax = 2n - 1 (n - количество триггеров в регистре) чередование нулей и единиц осуществляется по случайному закону, однако в следующем цикле закон следования повторяется. Поэтому такую последовательность называют псевдослучайной.
•Рекуррентная последовательность полного цикла длиной Мmax = 2n - 1 получается при подключении одного из входов элементов М2 только строго к определенному выходу триггера. Так, в приведенной схеме - к выходу Q1. При других подключениях этого входа получаются частичные рекуррентные циклы.
•Рекуррентные регистры находят применение для получения длинных кодовых комбинаций, приближающихся по своим статистическим характеристикам к флюктуационному (белому) шуму, в схемах кодирующих и декодирующих устройств широкополосных систем связи, при формировании сигналов синхронизации (фазирования) в системах передачи данных и т.п.
•Широкое применение получили рекуррентные регистры в генераторах псевдослучайных последовательностей.