48898 (588620), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Далі (рядок 9) заново ініціюється очищення регістру за допомогою входу CLR. Завантажується нова двійкова комбінація 0110 (рядок 10). Подача 5 тактових імпульсів (рядки 11-15) призводить до кільцевого зсуву інформації на 5 позицій вправо. Треба звернути увагу, що для повернення даних в початковий стан потрібно 4 тактових імпульси. Якщо в регістрі зсуву на рис. 2.2 розірвати ланцюг зворотного зв’язку, то ми отримаємо звичайний паралельний регістр зсуву; можливість кільцевого переміщення даних буде виключена.

7.2.3 Програма реалізації регістрів в інтегрованому середовищі MAX+PLUS II

Програма для реалізації 4-розрядного послідовного регістру зсуву за допомогою мови AHDL в інтегрованому середовищі MAX+PLUS II має наступний вигляд:

Title "register1";

Parameters

(WIDTH = 4); - встановлення розрядності регістру

Assert (WIDTH > 0) - перевірка розрядності регістру на відмінність від 0

Report "Value of WIDTH parameter must be greater then %" WIDTH

Severity Error;

Subdesign register1

(

D_INPUT, SET, RESET : input = GND; - вхідні сигнали

CLK : input; - вхід синхронізації

ENABLE : input = VCC; - вхід дозволу роботи

Q_OUTPUT : output; - вихідні сигнали

)

Variable

FF[WIDTH..1] : DFFE; - об'ява змінної FF, що належить до класу DFFE

Begin

FF[].clk = CLK;

FF[].prn = !SET;

FF[].clrn = !RESET;

FF[].ena = ENABLE;

FF[].d = (FF[WIDTH-1..1].q, D_INPUT);

Q_OUTPUT = FF[WIDTH].q;

End;

- Примітка: на часовій діаграммі:

- FF - двійкове число на виході регістру

Програма для реалізації 4-розрядного паралельного кільцевого регістру зсуву за допомогою мови AHDL в інтегрованому середовищі MAX+PLUS II має наступний вигляд:

Subdesign register2

Parameters

(WIDTH = 4); - встановлення розрядності регістру

Assert (WIDTH > 0) - перевірка розрядності тригера (більша від нуля)

Report "Value of WIDTH parameter must be greater then %" WIDTH

Severity Error;

(

I[WIDTH..1] : input = VCC; - вхідні сигнали (дані)

CLK : input;

RESET : input;

O[WIDTH..1] : output; - вихідні сигнали (дані)

)

Variable

FF[WIDTH..1] : JKFF; - об'ява змінної FF, що належить до класу JKFF

Begin

FF[WIDTH..1].j = (FF[WIDTH-1..1].q, FF[WIDTH].q);

FF[WIDTH..1].k = (!FF[WIDTH-1..1].q, !FF[WIDTH].q);

FF[WIDTH..1].clk = CLK;

FF[WIDTH..1].clrn = !RESET;

FF[WIDTH..1].prn = I[WIDTH..1];

O[WIDTH..1] = FF[WIDTH..1].q;

End;

7.2.4 Результати програмної реалізації регістрів

На рис. 7.2.3 зображено вікно сигнального редактору проекту “register1”.

Рис. 7.2.3. Результати тестування 4-розрядного послідовного регістру зсуву

На рис. 7.2.4 зображено вікно сигнального редактору проекту “register2”.

Рис. 7.2.3. Результати тестування 4-розрядного паралельного кільцевого регістру зсуву

7.3 Теоретичні відомості про лічильники

7.3.1 Лічильник з крізним переносом

Процедури двійкової і десяткової лічби ілюстровано в табл. 7.3.1. Використовуючи лише чотири двійкових розряди (T4, T3, T2, T1), ми можемо рахувати від 0000 до 1111 (від 0 до 15 в десятеричній системі відліку). Стовпчик T1 таблиці відповідає двійковому розряду одиниці або самій молодшій значимій цифрі. Зазвичай використовується термін “самий молодший розряд”. Стовпець T4 відповідає двійковому розряду вісімок або старшій значимій цифрі. Зазвичай використовується термін “самий старший розряд”. Зверніть увагу, що в стовпці одиниць цифри змінюються найчастіше. Якщо вам потрібний лічильник, що рахує від 0000 до 1111 в двійковій системі, у нього повинно бути 16 різних вихідних станів. Такий лічильник має назву лічильник за модулем 16. Модуль лічильника – це число різних станів, через які проходить лічильник в процесі одного повного циклу відліку.

Табл. 7.3.1. Відлікова послідовність для лічильника за модулем 16

Функціональна схема лічильника за модулем 16, зібраного з чотирьох JK-тригерів, показана на рис 7.3.1. Кожний JK-тригер працює в режимі переключення (J = K = 1). Нехай в початковий момент часу стан виходів лічильника відповідає двійковому числу 0000 - лічильник очищений. При надходженні тактового імпульсу 1 на синхронізуючий вхід CLK тригера Т1 цей тригер переключається, при проходженні зрізу імпульсу, і на індикаторі з’являється число 0001. Лічба продовжується: зріз сигналу на виході кожного тригеру запускає наступний тригер. Повертаючись до табл. 7.3.1. ми бачимо, що цифри (1 або 0) в стовпці T1 (одиниць) змінюються на кожному етапі лічби. Іншими словами тригер Т1 переключається з приходом кожного нового тактового імпульсу. Як бачимо з стовпця T2, тригер Т2 переключається в два рази рідше від тригера Т1. Взагалі кожний старший розряд в табл. 7.3.1 переключається в два рази рідше попереднього.

Рис. 7.3.1. Логічна схема лічильника за модулем 16

Роботу лічильника за модулем 16 ілюструють часові діаграми на рис. 7.3.2. Синхронізуючому входу відповідає верхня діаграма. Діаграми для виходів Q регістрів Т4, Т3, Т2, Т1 наведено нижче.

Оскільки кожний тригер впливає тільки на один наступний за ним тригер, то для переключення всіх тригерів необхідний деякий час.

Ми бачимо, що зміна станів послідовно проходить по ланцюжку тригерів. Тому лічильник, що ми розглядаємо має назву лічильника з крізним переносом.

Рис. 7.3.2. Часова діаграма лічильника за модулем 16

Лічильник, функціональна схема якого показана на рис. 7.3.1, можливо назвати не тільки лічильником з крізним переносом, але й лічильником за модулем 16, 4-розрядним лічильником або асинхронним лічильником. Кожна з назв характеризує розглядувану схему з якогось одного боку.

Визначення “з крізним переносом” і “асинхронний” говорять про те, що запуск тригерів відбувається не в один і той же час. Назва “лічильник за модулем 16” віддзеркалює число різних станів, що “проходяться” лічильником за один повний цикл лічби. Визначення “4-розрядний” вказує на число двійкових розрядів на виході лічильника.

7.3.2 Асинхронний лічильник з модулем 10

Лічильник за модулем 10 рахує від 0000 до 1001 (від 0 до 9 в десятковій системі), тобто перші 10 комбінацій в табл. 7.3.1. Ми бачимо, що для цього потрібно чотири двійкових розряди: розряд одиниць, розряд двійок, розряд четвірок і розряд вісімок.

Рис. 7.3.3. Логічна схема лічильника за модулем 10

Такий лічильник можливо реалізувати на чотирьох тригерах, з’єднаних по схемі описаного вище асинхронного лічильника. В схему потрібно додатково ввести логічний елемент І-НЕ (рис. 7.3.3) для встановлення всіх тригерів в нульовий стан, очищення лічильника, з приходом десятого імпульсу (тобто з приходом першого імпульсу після того, як лічильник нарахував до 1001 – 9 в десятковій системі).

Принцип використання такого логічного елемента стає зрозумілим якщо розглянути яке двійкове число настає за 1001. З табл. 7.3.1 видно, що цим числом є 1010 (10 в десятковій системі). При поданні логічної 1 , що міститься в розрядах двійок і вісімок двійкового числа 1010, на входи логічного елемента І-НЕ (як показано на рис. 7.3.3), цей елемент встановить всі тригери в стан 0. Лічильник почне рахувати від 0000 до 1001. Таким чином, логічний елемент І-НЕ забезпечує встановлення лічильника в стан 0000. Подібне використання логічного елемента І-НЕ дозволяє створити лічильники з деякими іншими значеннями модуля. На рис. 7.3.3 показано функціональну схему асинхронного лічильника за модулем 10. Цей лічильник можливо також назвати декадним (десятковим) лічильником.

7.3.3 Лічильник віднімання

Вище було описано лічильники, що рахують в прямому напрямку (0, 1, 2,...). Однак в деяких цифрових системах з’являється необхідність рахування в зворотному напрямку (9, 8, 7, 6,...). Лічильники, які рахують від більших чисел до менших називають лічильниками віднімання, або лічильниками зворотної дії.

Схема асинхронного лічильника віднімання за модулем 8 показано на рис. 7.3.4, відповідна відлікова послідовність чисел наведена в табл. 7.3.2.

Рис. 7.3.4. Логічна схема асинхронного 3-розрядного лічильника віднімання

Табл. 7.3.2. Відлікова послідовність для 3-розрядного лічильника віднімання

Треба звернути увагу на те, що схема лічильника віднімання нагадує схему лічильника прямої дії на рис. 7.3.1. Єдиною відмінністю є спосіб переносу від тригера Т1 до тригера Т2 і від тригера Т2 до тригера Т3. В лічильнику прямої дії синхронізуючий вхід кожного тригера пов’язаний з інверсним виходом Q попереднього тригера. Зауважимо, що в лічильнику відліку перед початком відліку в зворотному напрямку передбачене його попереднє встановлення в стан 111 (деcяткове число 7) за допомогою входу предвстановлення (PRN). Тригер Т3 – двійковий лічильник розряду одиниць (стовпець T1). Тригер Т2 – лічильник розряду двійок (стовпець T2). Тригер Т3 – лічильник розряду четвірок (стовпець T3).

Характеристики

Список файлов ВКР