Функциональные узлы ([МиС] Лабораторная №3), страница 3

Регистр, изображенный на рис.16, за одну посылку управ­ляющих импульсов , обеспечивает сдвиг информации на один разряд вправо. Для сдвига на m разрядов требует­ся m таких посылок. Две по­следовательности управляющих-сигналов , можно за­менить одной . соединив шину с шиной через ин­вертор. При использовании интег­ральных триггеров с двухступен­чатым запоминанием информации или триггеров с динамическим управлением записью схемы регистров сдвигов приобретают более простой вид (рис. 17). Выходы одних триггеров непо­средственно соединяются о входами других, а сигналы сдвига подаются на общую линию, соединенную с синхровходами С триггеров. Сдвиг кода здесь осуществляется каждым управляющим импульсом, поэтому такие схемы называют регистрами с однотактным сдвигом.

В случае применения триггеров с путям динамическим управле­нием (рис, 176) состояние регистра изменяется от положительного
фронта сигнала сдвига, как показано пунктиром на рис. 17г, в других случаях - от отрицательного фронта. :

Задание и порядок проведения работы

Пользуясь исходными данными, приведенными в табл. 3, на­
чертить функциональную схему четырехразрядного регистра сдвига,
имеющего обратную связь с инверсного выхода 4-го разряда на вход
1-го. При сдвиге числа вправо разряды регистра следует нумеровать
слева направо, а при сдвиге влево - справа налево. На схеме ука­зать две входные линии: для подачи одиночного сигнала установки
начального состояния регистра по входам и триггеров и для
подачи сигналов сдвига.

Ознакомиться с лицевой панелью учебного макета. Собрать
схему регистра сдвига из элементов макета.

Примечание. При оборке схемы на макете можно рассматривать незадействованный вход как вход, на который подан сигнал логиче­ской единицы. .

Проверить цепь установки начального состояния. Для этого на линию сигналов сдвига подать нулевой потенциал. Выход генератора импульсов соединить с гнездом «Синхр.» формирователя одиночного импульса. Одиночный Импульс отрицательной полярности, формируемыми на выходе формирователя при нажатии кнопки, подать на линяв установки начального состояния. Для контроля состояния регистра к выходу каждого разряда подключить световой индикатор.

Пользуясь схемой, приведенной на ряс. 18, собрать узел формирования управляющих сигналов начальной установки z сдвига Соединить источники управляющих сигналов с соответствующими вхо­дами регистра сдвига. Для запуска регистра нажать кнопку формирователя одиночного импульса. С помощью осциллографа просмотреть сигналы на выходе каждого разряда регистра. Проверить работу схемы, сравнив наблюдаемые осциллограммы с диаграммами, построенными при самостоятельной подготовке.

е

3. Определить минимальную длительность импульса сдвига.
Пользуясь схемой на рис. 18, собрать узел формирования импульсов
сдвига . Для формирования импульсов короткой длительности в
качестве линии задержки I можно использовать цепь последователь­
но включенных логических элементов (например, И-НЕ). При этом
полярность сигналов на входе и выходе линии задержки должна быть
одинаковой. Изменяя длину цепи, сформировать импульс мини­мальной длительности, обеспечивающий устойчивую работу регистра сдвига. Измерить .параметры импульса сдвига.

По функциональной схеме триггера, приведенной в приложении, рассчитать длительность переходного процесса, обусловленного действием сигнала Задержку переключения одного базового элемента триггера считать равной 15 не. Сравнить результаты теоретической оценки и экспериментальных измерений.

4. Определить максимальную рабочую частоту регистра сдвига.
Пользуясь схемой на рис. 18, собрать узел формирования импульсов
сдвига . Изменяя значение задержки 2, установить минимальный
интервал следования импульсов сдвига , при котором сдвиговый
регистр функционирует устойчиво. С помощью осциллографа измерить
период следования сдвиговых импульсов и рассчитать максимальную

рабочую частоту. Результата измерений сравнить с расчетной оценкой.

5. Составить отчет.

Требования к отчету

Отчет должен содержать электрическую функциональную схему регистра сдвига, временные диаграммы сигналов регистра сдвига с указанием параметров управляющих сигналов, расчетные и экспери­ментальные данные для оценки быстродействия регистра.

Контрольные вопросы^:

1. Что называется регистром? Какие функции выполняю регистры?

Как классифицируются регистры по способу ввода-вывода
информации?

Как работает параллельный регистр с однофазным пара-
фазным приемом информации?

Какие типы триггеров применяется в регистрах сдвига?

5. Как работает двухтактный регистр сдвига на RS -тригге­рах?'

Как работает регистр сдвига, выполненный на триггерах c
двухступенчатым запоминанием информации?

Как работает регистр сдвига на триггерах о динамически
управлением записью?

Работа N 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СЧЕТЧИКОВ

Цель работы - изучение принципов построения счетчиков, овладение методом синтеза синхронных счетчиков, экспериментальная
оценка динамических параметров счетчиков.

Во время самостоятельной подготовки к работе необходимо оз­накомиться с теоретическими сведениями, изучить метод синтеза синхронных счетчиков, синтезировать двоично-десятичный счетчик с заданными состояниями, подготовить по каждому пункту раздела «Задание и порядок выполнения работы» расчетные и теоретические материалы, электрические функциональные схемы исследуемых счет­чиков и временные диаграммы сигналов синтезированного двоично-десятичного счетчика. Перед началом работы предъявить преподава­телю рабочие материалы для проверки и обсуждения. После выпол­нения работы студенты обязаны представить преподавателю аккурат­но оформленный отчет.

Экспериментальная часть работы проводится на базе учебного макета. Вначале проводится сборка счетчика из элементов макета, затем исследование его характеристик с помощью осциллографа,

Продолжительность работы -4 часа.

Теоретические сведения

Счетчиком называется узел, предназначенный для подсчета ко­личества импульсов, поступивших на его вход, а также для формиро­вания в хранения двоичного кода, соответствующего этому количест­ву. Счетчик, содержащий N триггеров, может иметь устой­чивых состояний. Число M характеризующее предельное число устойчивых состояний счетчика, называется модулем счета (или коэффициентом пересчета). После поступления на вход счетчика M импульсов в счетчике устанавливается первоначальное состояние.

По назначению различает суммирующие вычитающие и реверсив­ные счетчики. Суммирующие счетчики выполняют микрооперацию счета вида , вычитающие счетчики - микрооперацию счета ви­да . Реверсивные счетчики реализуют оба указанных вида счета.

По способу переключения триггеров во время счета счетчики разделяются на асинхронные и синхронные. В асинхронных каждый триггер срабатывает сразу после поступления на его входы управ­ляющих сигналов. В синхронных переключение триггеров происходит в момент прихода синхронизирующего сигнала. При этом переход триггеров из одного состояния в другое зависит от значений сигналов на управляющих входах. Таким образом, при изменении состоянии асинхронного счетчика переключение триггеров происходит последовательно во времени, в синхронном счетчике этот процесс протека­ет одновременно во всех разрядах.

По способу организации переноса различают счетчики о после­довательным, сквозным параллельным и групповыми переносами.

Для построения счетчиков могут быть использованы интеграль­ные триггеры разных типов: T,D,DV,JK с внутренней задер­жкой, имеющие двухступенчатую структуру, а также D,DV,JK с прямым и инверсным динамическим управлением. В счётчиках, по­строенных на двухступенчатых триггерах, изменение состояний про входит по окончания счетного: импульса. В счетчиках, построенных на триггерах с прямым динамическим управлением, изменение состояний происходит от положительного фронта сметного импульса;

если использованы триггеры с инверсным динамическим управлением - от отрицательного фронта.

Быстродействие счетчика характеризуется следующими парамет­рами: временем задержки распространения сигнала в счетчике

максимальной и рабочей частотами сигналов, поступающих на счетный вход счетчика.

Время задержки распространения сигнала

в счетчике - интервал времени между входным и выходными сигнала­ми при переходе напряжения на выходе счетчика от к . (или от к ), измеренный на уровне 0,5 логического перепада входного и выходного сигналов.

Разрешающее время счетчика — наименьший интервал време­ни между входными импульсами минимальной длительности, при кото­ром сохраняется нормальная работа счетчика.

где - максимальное из времен переходов выходного логического элемента триггера из состояния ”0” в состояние “1” или обратно.

Так как в процессе работы требуется анализировать состояние
счетчика и проводить съем и передачу выходного кода счетчика в
другие узлы, то период Т работы счетчика должен включать в себя
время t_c4 считывания кода.