Регистры, счетчики, сумматоры.

Регистр – набор логических сигналов, конструктивно объединенных в одном элементе.

Выходные сигналы принимают состоящие, соответствующие сигналам в момент появления или конкретного состояния синхросигнала.

Пример: устройство имеющее 2 устойчивых состояния. Они могут быть:

1. счетными

2. динамические

3. и др. включая их комбинации.

Д-триггер – выход принимают уровень сигнала на вход Д в момент прихода синхронизирующего импульса.

Сдвиговые регистры

Для хранения и обработки информации в микро-ЭВМ широко используются сдвиговые регистры. Сдвиговый регистр состоит из ряда триггеров (по одному на каждый бит информации), соединенных так, что выход каждого триггера подключен ко входу следующего. Информация в регистре сдвигается на один разряд вправо или влево при поступлении каждого тактового импульса. Это устройство идеально подходит для обработки последовательной информации (подаваемой по биту в каждый момент времени), преобразования параллельной информации (все биты поступают одновременно) в последовательную и последовательной в параллельную.

Сдвиговые регистры реализуются на СИС – устройствах, выполненных с применением RS-, JK-, или D – триггеров, и различия между ними главным образом связаны с методом обработки входных и выходных данных. В данном разделе описываются основные типы этих регистров.

Рис. 2.29. Типичный 4^х разрядный регистр с последовательным входом.

Рис. 2.30. Временная диаграмма работы 4^х разрядного сдвигового регистра.

Счетчики

Счетчик – это последовательностная схема, которая производит подсчет импульсов, поступающих на его вход и фиксация его в определенном коде.

Классификация цифровых счетчиков может быть проведена по следующим признакам:

способ записи информации в счетчик;

способ организации сигналов переноса;

направления счета;

модуль счета.

По первому признаку все счетчики разделяются на синхронные и асинхронные.

В синхронных подсчет импульсов осуществляется только при наличии сигналов синхронизации, в асинхронных счет производится при их отсутствии.

По второму признаку счетчики подразделяются на:

счетчики с последовательным переносом;

счетчики с параллельным (ускоренным) переносом.

По третьему признаку счетчики подразделяются на:

суммирующие, показание которых увеличиваются на единицу с приходом очередного входного импульса;

вычитающие, показание которых уменьшается с приходом очередного импульса;

реверсивные, направление в которых зависит от управляющих сигналов.

По последнему классификационному признаку счетчики делятся на:

двоичные, модуль счета которых равен степени числа 2;

не двоичные, модуль счета которых не являются степенью числа 2 (например: десятичные).

Кольцевые счетчики импульсов – цифровые счетчики, образованные сдвигающими регистрами, замкнутых в кольцо. В таких счетчиках выход последнего разряда регистра соединен с информационным входом младшего разряда регистра. Коэффициент деления такого счетчика равен разрядности регистра, замкнутого в кольцо или больше его на единицу.

Пример счетчика

Микросхема ИЕ2 (рис. 2.36.) состоит из четырех триггеров, внутренне соединенных для деления на 2 и 5. Установочные входы осуществляют запрет счета по счетным входам и возвращение всех выходов в состояние низкого уровня или отсчет двоично-десятичного числа 9. Так как выход Q1 внутренне не соединен с последующими триггерами, то можно осуществить три независимых режима работы.

Использование ИС как двоично-десятичного счетчика. В этом случае вход С2 должен быть внешне соединен с выходом Q1. На вход С1 поступают счетные импульсы и счетная последовательность реализуется соответствии с таблицей истинности, приведенной в табл. 2.13, 2.14.

Таблица 2.13.

Счет	Выходы	Счет
	Q4	Q3	Q2	Q1		Q4	Q3	Q2
о		о		о
		О
				о
			о	о

Таблица 2.14.

Входы установки	Выходы
R0 (1)	R0 (2)	R9 (1)	R9 (2)	Q4	Q3	Q2	Q1
			X
		X
X	X
X		X		Счет
	X		X	Счет
	X	X		Счет
X			X	Счет

Рис. 2.36. Логическая структура микросхемы ИЕ2

Сумматоры

Сумматоры – это комбинационные устройства функционального назначения, предназначенные для сложения двух двоичных чисел.

К их числу относятся:

- сумматоры по модулю два (исключающая ИЛИ);

- полусумматоры (суммирование двух одноразрядных двоичных чисел);

- полный сумматор (устройство суммирующее два N разрядных двоичных числа).

Примеры сумматоров

Полный одноразрядный сумматор ИМ1 комбинационного типа реализует функцию суммирования входных переменных А, В, Р1 и функцию переноса Р2. Логическая структура сумматора (рис. 2.39) включает входную логику, схему формирования суммы (и ее инверсии) и схему переноса.

Для реализации многоразрядных вычитателей вход Р1 первого разряда подключается к источнику напряжения высокого уровня, а слагаемое В подается на инвертированные входы, благодаря чему операция вычитания заменяется операцией сложения с отрицательным числом . Режим работы приведен в табл. 2.15.

Таблица 2.15.

Входы	Выходы
	B	A

Рис. 2.39. Логическая структура микросхемы ИМ1

26. Мультиплексоры, распределители импульсов.

Мультиплексор – Устройство, коммутирующее в желаемом порядке информацию, поступающую с нескольких входных шин на одну выходную. Мультиплексоры обладают двумя группами входов и одним реже двумя – взаимодополняющими выходами.

Одни входы информационные, другие управляющие. К ним относятся адресные и разрешающие входы. На первом рисунке простейший мультиплексор управляемый сигналом. Для переключения входных цепей используется один внешний сигнал. Когда A=1, F=X1; При А=0 F=X2

Эти же принципы используются в основе построения более сложных схем мультиплексоров. На втором рисунке мультиплексор 4:1(четыре линии к одной)? На третьем рисунке мультиплескор на основе дешифратора.

У мультиплексоров, выпускаемых в виде самостоятельных изделий, число информационных входов не превышает 16. Большее число входов обеспечивается путем наращивания. Два сопособа наращивания: объединение нескольких мультиплексоров в пирамидальную систему, либо последовательным соединением разрешающих входов и внешних логических элементов. Пирамидальный характер состоит в том, что каждая ступень, начиная с первой, имеет больше входов, чем последующая. Младшие разряды кода адреса подаются на адресные входы первой ступени, а ступеням более высокого ранга соответствуют старшие разряды адресного кода. Недостатки: Много микросхем, невысокое быстродействие.

Дата добавления: 2015-07-25