Схемотехника ЭВМ (561028), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Содержание отчета

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Схемы регистров в соответствии с заданием.

4. Перечень применяемых приборов и устройств.

5. Результаты измерений, временные диаграммы.

6. Осциллограммы, снятые в контрольных точках.

7. Анализ полученных результатов и выводы.

8. Подпись выполнявшего работу студента.

Контрольные вопросы

1. Определите назначение регистра.

2. Объясните работу сдвигающего регистра.

3. Определите время сдвига в регистре.

4. Какова возможность преобразования кода в схеме?

5. Какие типы регистров существуют?

6. Назовите поразрядные логические операции, выполняемые на регистрах

7. Определите неисправности в схеме.

Варианты заданий построений 4-разрядных регистров

Работа №6. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ
ПОСТРОЕНИЯ СЧЕТЧИКОВ

Цель работы: изучение схемы двоичных счетчиков; построение и исследование счетчиков и пересчетных схем с заданным числом состояний.

Счетчиком называется операционное устройство, фиксирующее
число сигналов во входной последовательности.

По целевому назначению счетчики подразделяются на простые
и реверсивные. Простые счетчики работают либо в режиме сложения (суммирующие счетчики), либо в режиме вычитания (вычитающие счетчики). Реверсивные счетчики реализуют оба режима
счета.

Основой построения счетчиков служат триггеры.

Если соединения разрядов счетчика передают перенос в старший
разряд при переходе младшего разряда из состояния 1 в состояние 0,
счетчик работает в режиме сложения:

0011 — исходное состояние разрядов счетчика;

1 — входной сигнал суммируется;

< < – – — межразрядные переносы при переходе 1-0;

0100 — результирующее состояние.

Если перенос в старший разряд образуется при переходе младше-
го разряда из состояния 0 в состояние 1, счетчик работает в режиме вычитания:

0100 — исходное состояние разрядов счетчика;

1 — входной сигнал вычитается;

< < – – — межразрядные переносы при переходе 0-1;

0011 — результирующее состояние.

Выбор перехода 1-0 определяется передачей на следующий раз-
ряд сигнала прямого выхода триггера j-k (или инверсного выхода
триггера D), а перехода 0-1 — передачей инверсного выхода триггера
j-k (или прямого выхода триггера D).

Быстродействие счетчика зависит от реализации межразряд-
ных соединений. Существует три основных способа передачи пе-
реносов: последовательный, параллельный и групповой. Группо-
вой перенос представляет комбинацию параллельного переноса
в группе и последовательного между группам разрядов счетчика
или наоборот.

В счетчике с последовательным переносом на вход следующего
(старшего) разряда счетчика подается сигнал непосредственно с вы-
хода предшествующего (младшего) разряда, поэтому триггеры счетчи-
ка переключаются последовательно: выходной сигнал на последнем
старшем разряде появляется только после срабатывания всех младших
разрядов, т.е. средняя задержка переключения n-разрядного счетчика
определяется:

,

где – средняя задержка переключения счетчика; – cредняя задержка переключения триггера; n — количество разрядов счетчика.

На рис. 6.1, a, б приведены схемы суммирующего, а на рис.
6.1, в, г – вычитающего счетчиков с последовательным перено-
сом, реализованных на триггерах j-k и D-типов соответственно.

В счетчиках с параллельным переносом на информационный
вход каждого разряда поступают сигналы с выходов всех предшест-
вующих (младших) разрядов, а входной счетный сигнал одновременно
(параллельно) поступает на синхровходы С триггеров во, всех разря-
дах. Счетчики с параллельным переносом обычно строятся на базе j-k
и D-триггеров, синхронизируемых входом. На рис. 6.2, а представлена
схема суммирующего счетчика с параллельным переносом на тригге-
рах типа j-k.

Средняя задержка переключения счетчика с параллельным пере-
носом определяется: , где – средняя задержка пере-
ключения одного триггера.

При построении реверсивного счетчика необходимо предусмот-
реть возможность выбора режима счета (сложение или вычитание). Схема асинхронного реверсивного счетчика с последовательным пе-
реносом, показана на рис. 6.2, б. В зависимости от управляющего сиг-
нала (сложение — вычитание) открываются схемы И-ИЛИ-НЕ меж-
разрядных переносов либо для режима сложения, либо для режима
вычитания.

Одним из основных параметров, характеризующих счетчик, является емкость счетчика.

Емкостью счетчика называется число его различных состоя-
ний. Двоичный n-разрядный счетчик имеет максимальную емкость .
Для рассмотренных выше четырехразрядных двоичных счет-
чиков имеем различных состояний: 0000, 1000, 0100, 1100,
..., 1111; порядок смены состояний при подаче входных сигналов
определяется режимом счета. Если выходной сигнал снимается
только со старшего разряда счетчика, то он будет указывать, что
на вход подано сигналов.

Схема счетчика, формирующая выходной сигнал после поступле-
ния на его вход фиксированного числа сигналов, называется пере
счетной схемой. Число входных сигналов, определяющее появление
выходного сигнала, принято называть коэффициентом пересчета
схемы.

При наличии обратных связей n-разрядный двоичный счетчик
имеет емкость ; такие схемы называются счетчиками по модулю K.

Построение счетчика (или пересчетной схемы) с заданным числом
состояний К выполняется следующим образом.

1. Определяется количество разрядов n из условия:

;

1. Определяется число неиспользуемых состояний^

,

которое представляется n-разрядным двоичным кодом.

1. В зависимости от требований к кодированию внутренних состо-
   яний схемы, используются три способа построения:

а) начальное состояние счетчика кодируется числом т, остальные – ,

В этом случае схема представляет собой суммирующий счетчик;
выходной сигнал со старшего разряда и сигнал установки начального
состояния подается на установочные входы всех разрядов схемы со-
гласно двоичному коду числа т; недостаток схемы — отсутствие ну-
левого состояния;

б) начальное состояние нулевое, остальные — 1,2,..., К-1. Схема
представляет суммирующий счетчик. Шина установки нулевого кода
управляется объединением сигнала установки начального состояния
и логического произведения входного сигнала с сигналами прямых
выходов тех триггеров, которым в двоичном коде числа m соответст-
вуют нули;

в) начальное состояние принимается нулевым; при организации
межразрядных переносов в разрядах, которым соответствует 1 в
двоичном коде числа т, используются инверсные выходы (разряды
работаю в режиме вычитания), а в разрядах к, которым соответствует 0 в двоичном коде числа m, используются прямые выхода (раз-
ряды работаю в режиме суммирования). Сигнал установки начального состояния и выходной сигнал со старшего разряда подаются
на установку всех разрядов схемы в нуль. Коды состояний не упорядочены, схему нельзя использовать в качестве счетчика. Пере
счетные схемы, в которых часть разрядов работает в режиме сум-
мирования, а часть — в режиме вычитания, называются схемами с
комбинированными связями.

При реализации счетчиков по модулю К по второму способу мож-
но использовать также сброс схемы в нулевое состояние без исполь-
зования входного сигнала, но в этом случае имеем дополнительное
неустойчивое состояние счетчика, соответствующее n-разрядному
двоичному коду числа К.

В качестве примера рассмотрим построение декадного (десяти-
чного) счстчика на базе триггеров j-k с установочным входом R. Не-
обходимо, чтобы после 10-гo входного сигнала состояние счетчика aавтоматически изменилось с кода 1010 на код 0000. Состояния схе-
мы, имеющие коды более 1010, являются неопределенными. Таким об-
разом, карта Вейча функции сброса счетчика в ноль по входам R (рис.
6.3, а) будет иметь значение 0 только на наборе 1010. Выразим через
функцию И-НЕ: . Выход схемы И-НЕ требует дополнительной инверсии.

Схема декадного счетчика приведена на рис. 6.3, б.

При построении пересчетных схем целесообразно использовать
методы структурного синтеза автоматов.

В правой верхней сменной части макета установлен блок счетчи-
ков, включающий два 4-разрядных реверсивных двоичных счетчика
(СТ2) и один синхронный десятичный счетчик (СТ10).

Реверсивных двоичный счетчик может работать в режимах прямого и обратного счета. Сигналы счета подаются на вход С и счетчик
складывает (вычитает) их при наличии разрешающего сигнала счета
на входе ЕС (низкий уровень). Направление счета определяется потенциалом на входе реверса (E+1, Е-1) с одним входным гнездом (рис. 6.4, а).

Уровень логического нуля на этом входе определяет направление
прямого счета, а уровень логической единицы — направление обратного счета.

При счете в прямом направлении при достижении максимальной
емкости вырабатывается сигнал переноса «CR», при счете в об-
ратном направлении — сигнал заема «BR ». В счетчике имеется воз-
можность установки начального состояния счета по входам
при (Одновременная подача уровня логического
нуля на входы ЕС и EWR запрещена).

В качестве примера рассмотрим реализацию на данной схеме
декадного счетчика по первому способу построения. Начальное со стояние т = б записывается в счетчик по входам при на-
личии сигнала синхронизации С и уровня логического нуля на входе
EWR.

Характеристики

Список файлов книги