Лаб.3.регистры (Лаба 3), страница 2

1. Заданный вариант слова по табл.1.

2. Схема исследуемого регистра для записи слова в параллельном коде и считывания в прямом и обратном кодах с указанием номеров логических элементов триггеров и устройств, на которых собрана схема.

3. Таблица с результатами исследования параллельного регистра.

4. Схема исследуемого сдвигающего регистра с указанием номеров триггеров и устройств, на которых собрана схема.

5. Таблица с результатами исследования сдвигающего регистра.

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Определение регистра.

2. Состав регистра.

3. Операции, выполняемые регистрами.

4. Почему регистры преимущественно строятся на D-триггерах.

5. Запись информации в регистр в последовательном коде.

6. Запись информации в регистр параллельным кодом.

7. Считывание информации из регистра в прямом коде.

8. Считывание информации из регистра в обратном коде.

9. Сдвиг информации в регистре.

10. Преобразование информации в регистре в обратный код.

11. Преобразование в регистре параллельного кода слова в последовательный.

12. Преобразование в регистре последовательного кода слова в параллельный.

5. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ С ПОМОЩЬЮ

программы анализа электронных схем

Electronic Workbench.

Часть 2.

5.1. Используемые элементы программы EWB.

Рис.6. Voltage Source – источник постоянного напряжения +5 вольт.

С помощью этого источника на вход триггеров и логических элементов подается логическая единица.

Р
ис.7. Переключатель (Basic->Switch).

Переключение производится нажатием на клавишу, указанную в скобках над этим элементом.

Рис.8. Логический элемент "И" (Logic gates->2-Input AND gate).

Рис.9 Логический элемент "ИЛИ" (Logic gates->2-Input OR gate).

Р
ис.10. Триггер типа D (Digital->D Flip-Flop)

Р
ис.11. Светоиндикатор (Indicators->red Prob).

При подаче на этот элемент логической единицы светодиод загорается красным цветом.

Р
ис.12. Источник прямоугольных сигналов (Sources->Clock).

Выполняет функцию синхронизатора, который обеспечивает одновременность подачи сигналов на входы триггеров.

6. Задание на выполнение лабораторной работы.

6.1 Составить схему трехразрядного регистра для занесения слова параллельным кодом и возможностью вывода в прямом и обратном кодах и контролем по индикаторам.

Порядок построения схемы регистра.

6.1.1 Сборка переключающих схем для управления считыванием в

прямом и обратном кодах :

Р
ис.13. Элементарный мультиплексор.

Для реализации схемы переключения прямого кода на обратный на выходе регистра необходимо три таких соединения.

6.1.2 К входу С1 каждого из трёх D-триггеров подключим источник

прямоугольных импульсов с частотой 10 Гц, заземлив его на выходе минусового сигнала:

Рис.14. Промежуточная схема
регистра.

6.1.3. Три пятивольтовых источника напряжения подсоединяются через переключатели к входам D1 триггеров каждого разряда.

Для настройки управлением переключателя необходимо назначить клавишу для переключения данного переключателя. Для этого нужно двойным щелчком мыши кликнуть на изображении переключателя и меню настройки в форме KEY указать эту клавишу.

6.1.4 Инверсный выход триггера подключить к входу нижнего логического элемента логического элемента "И". Проделать эту процедуру с каждым триггером и соответствующим соединением.

6.1.5 Пятивольтовый источник напряжения подключить к входу переключателя, выбирающего прямое или инверсное считывание. Верхний вывод переключателя подключить к верхнему входу верхнего логического элемента "И" каждой схемы.

6.1.6. Итоговая схема регистра, готовая к проведению проверки работы выглядит следующим образом:

Рис.15. Триггер параллельного занесения с выходными мультиплексорами.

6.2. Порядок проведения исследования работы регистра параллельного занесения.

При исходном положении ключа K (верхнее положение) индикация подключается к прямым выходам регистра.

Положение нижних переключателей 1,2,3 определяет код, подаваемый на вход регистра.

Включение 1-го и 3-го выключателей (нажатие клавиш 1 и 3) соответствует заносимому коду 101.

В результате загораются соответствующие светоиндикаторы.

Р
ис.16. Регистр параллельного заненсения с установленным кодом 101.

При изменении положения переключателя K на индикаторах

отображается инверсный код.

Составить временную диаграмму работы регистра параллельного занесения.

6.3 Составить схему сдвигающего регистра.

6.3.1. В основе схемы сдвигающего регистра используется та же

элементная база, что и в п. 3.1.

Рис.17. Сдвигающий регистр на 4 разряда.

Изменяя частоту генератора синхроимпульсов в пределах 0.1 до

1 Гц, с помощью переключателя S (клавиша S) можно заносить

последовательный код.

6.4. Моделирование работы счетчика Джонсона.

Для получения схемы счетчика Джонсона необходимо соединить

инверсный выход старшего разряда регистра с входом младшего.

Изменяя частоту синхроимпульсов, можно добится разной скорости изменения состояний.

Р
ис. 18. Схема счётчика Джонсона.

7. Задание для самостоятельной работы.

Собрать схему реверсивного сдвигающего регистра. Организовать управление направлением сдвига с помощью

переключателя и обеспечить индикацию выполнения операций сдвига.

Собрать схему универсального регистра, выполняющего операции сдвигов в обе стороны и параллельное занесение.

Р
ис.19. Универсальный регистр на 3 разряда.

8. Содержание отчета.

1. Схемы, моделирующие работу регистров по всем пунктам задания.

2. Временные диаграммы, поясняющие работу регистров.

3. Проанализировать работу регистров с помощью

программы EWB "логический анализатор".

9. Контрольные вопросы.

1. Назначение различных типов регистров в вычислительных устройствах.

2. Какие типы триггеров могут быть использованы для построения

регистров?

3. Назначение синхросигнала в работе регистров.

4. Какие дополнительные устройства необходимы для построения

универсального регистра.

5. Последовательность действий, выполняемых на регистрах с целью преобразования параллельного кода в последовательный код и обратно.

10. Литература.

1. В.И. Карлащук. Электронная лаборатория на IBM PC.

М., "СОЛОН-Р", 2001.

2. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях:

Практикум на Electronics Workbench: В 2-х томах /Под общей

редакцией Д.И.Панфилова. М.: ДОДЭКА,2000.

3. Потёмкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320 с.

4. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учебное пособие

для втузов. - СПб.: Политехника, 1996. - 885 с.

5. Савельев А.Я. Арифметические и логические основы цифровых автоматов: Учебник. - М.: Высшая школа, 1980.-255 с.

6. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2000 - 528 с.: ил.

7. http://spb-lta-kafapp.narod.ru/markich.htm

8. http://www.tstu.ru/education/elib/pdf/2005/chernva.pdf

9. http://workbench.host.net.kg/

10. http://electronics.bntu.edu.by/?page_id=9