Цель работы: Изучение работы параллельно-последовательного регистра сдвига на примере микросхемы К561ИР9.

Лабораторная работа № 8

Регистры.

Цель работы: Изучение работы параллельно-последовательного регистра сдвига на примере микросхемы К561ИР9.

Оборудование и приборы:

1. - Макетное поле для построения схемы с регистром;

2. - Блок коммутации для управления режимами регистра;

3. - Светодиодный блок индикации;

4. - Блок ввода четырехразрядных чисел;

5. - Источник питания Б5-48;

6. - Генератор импульсов Г5-54;

7. - Комплект соединительных проводов и кабелей.

Краткие теоретические сведения.

Регистр - это цепочка из нескольких триггеров, в которой в отличие от счетчиков-делителей отсутствуют внутренние запрещающие обратные связи. Регистры применяются для накопления и сдвига данных. Регистры, снабженные внешними перемычками, можно использовать в качестве делителей частоты.

При построении регистров используются D-триггеры, R-S-триггеры, Y-K-триггеры. В частности, в данной работе исследованию подвергнут регистр с D- триггерами, а именно К561ИР9 (см. рис. 1)

Рис. 1. Структурная схема регистра сдвига К561ИР9.

Как видно из схемы, каждый выход от предыдущего триггера соединен с входом D последующего триггера через коммутаторы сигналов КК. Они предназначены для изменения режима работы регистра. При подаче высокого уровня на вход P/S разрешается параллельная загрузка с входов D0 - D3; если на входе присутствует низкий уровень, то регистр работает в режиме сдвига информации вправо.

Все тактовые входы С объединены. При сдвиговом режиме единица, записанная в первый триггер, после подачи одного тактового импульса на вход С перейдет во второй триггер, затем после второго тактового импульса она запишется в третий триггер и так проследует далее, до конца регистра.

Аналогично продвигается по регистру многоразрядное слово: оно поразрядно вводится на объединенные между собой входы Y-K первого триггера.

Рассматриваемый регистр имеет также асинхронный вход T/C, который переключает вид выходного кода. Если на этот вход подать логическую единицу, то на выходах Q0 – Q3 будет присутствовать прямой код, если подключить 0 - то на выходах будет дополнительный код по отношению к хранящемуся коду в D-триггерах.

Регистры, как и реверсивные счетчики, могут быть двунаправленными: загруженное слово можно сдвигать как вправо, так и влево. Для такого режима служат специальные входы (в данном регистре такой режим не предусмотрен).

Широкое применение регистры находят в микропроцессорах. Специальные регистры применяются в аналого-цифровых преобразователях в качестве регистра последовательного приближения; выходы регистров часто снабжаются выходными буферными усилителями, имеющими третье, разомкнутое Z-состояние. Это позволяет соединять параллельно выходы нескольких регистров, причем на общую шину поступает только то слово, которое запрашивается по команде доступа к данному регистру.

Рис. 2. Общая схема соединений для изучения регистра К561ИР9.

А1 - Блок коммутации режимов работы регистра.

А2 - Блок ввода четырехразрядного числа.

А3 - Блок светодиодной индикации.

S1 - Кнопка ввода единицы или нуля на первый триггер регистра (0 вводится, если кнопка разомкнута).

S2 - Тумблер для организации кольцевого режима (при замыкании выводов 13 и 3, 4 микросхемы регистра).

S3 - Тумблер переключения режима сдвига (0) или параллельного ввода (1).

S4 - Кнопка сброса триггеров регистра в 0 (сбрасывается единицей).

S5 - Тумблер выбора выходного кода: при - 1 прямой код, при 0 – дополнительный код.

На клемму Т.И. подаются тактовые импульсы положительной полярности от генератора Г5-54. Светодиоды загораются при единичном сигнале на выходе регистра.

Внешний вид блока коммутации регистра изображен на рис. 3.

Рис. 3. Блок коммутации регистра К561ИР9.

Элементы коммутации соответствуют обозначениям по схеме рис. 2.

S1 - Загрузка регистра нулем или единицей (нажать) с D-входа, последовательный ввод;

S2 - Загрузка регистра с D-входа (последовательный ввод) – верхнее положение, в нижнем положении тумблера устанавливается кольцевой режим;

S3 - Тумблер параллельной записи (верхнее положение) или сдвига (нижнее положение);

S4 - Кнопка сброса регистра в ноль;

S5 - Тумблер установки прямого кода на выходе регистра (верхнее положение) или дополнительного кода (нижнее положение).

Блок коммутации подключается к испытуемому регистру и макетному полю 10-ю проводниками разных цветов. Питание 9 В – плюс - красный провод, общий (земля) – черный провод; вывод 7 микросхемы – желтый; вывод 5 – белый; вывод 2 – зеленый; выводы 3,4 – синие; вывод 13 – бледно-зеленый; выход генератора импульсов Г5-54 – зеленый с красным кембриком; вывод 6 микросхемы – зеленый с зеленым кембриком (см. Рис. 4).

Рис.4. Вид сверху блока коммутации режимов регистра с цветными присоединительными проводниками.

Порядок выполнения работы.

1. - На макетном поле собрать электросхему, изображенную на рис. 2.

2. - Подключить источник питания 9 В.

3. - Тумблером S3 установить режим параллельного ввода, а тумблером S5 - режим прямого кода.

4. - На блоке А3 ввода чисел набрать первое число, указанное в таблице 1.

5. - Включить питание и нажать на кнопку S4 сброса. Светодиоды гореть не должны.

6. - От генератора Г5-54 подать одиночный импульс амплитудой 9 В и длительностью около 5 мкс.

7. - Занести в таблицу код числа на выходе регистра, при этом свечение светодиода указывает на наличие 1, и наоборот - погашенный светодиод свидетельствует о наличии 0.

8. - После этого тумблер S3 поставить в режим сдвига и подать 4 одиночных импульса от генератора, после каждого импульса код числа на выходе регистра заносить в таблицу.

9. - Далее повторить операции п. п. 3…8 для остальных чисел, указанных в таблице.

10.- После этого тумблер S5 перевести в режим работы в дополнительном коде и также повторить операции п. п. 3…8 для всех чисел, указанных в таблице.

11.- Затем проверить работу регистра в прямом коде при последовательном вводе чисел на первый триггер. Тумблер S2 должен стоять в положении, указанном в схеме по рис. 1, а с помощью кнопки S1 на вход регистра подавать 1 (кнопка нажата) или 0 (при отпущенной кнопке); от генератора подавать одиночные импульсы при нажатой или отпущенной кнопке S1. Необходимо записать в регистр числа, указанные в таблице. Запись производится, начиная с младшего разряда, при этом общее число импульсов должно быть равно четырем.

12.- На заключительном этапе производится проверка работы регистра в кольцевом режиме. Для этого тумблер S2 переводится в нижнее по схеме положение, в регистр записывается одно из чисел (задает преподаватель) в параллельном режиме, и далее от генератора подаются импульсы, сдвигающие число до тех пор, пока оно не восстановится на выходе регистра. Промежуточные числа на выходе регистра в кольцевом режиме занести в таблицу 2.

Таблица 1.

Число, набранное на блоке ввода	Число на выходе регистра	Код на выходе регистра после подачи тактовых импульсов
№ Т.И. - 1	№ Т.И. - 2	№ Т.И. - 3	№ Т.И. - 4

Таблица 2.

Число на блоке ввода	Число на выходе регистра	Промежуточные числа на выходе регистра после подачи тактовых импульсов, т.и.
1 т.и.	2 т.и.	3 т.и.	4 т.и.	5 т.и.	6 т.и.	7 т.и.	8 т.и.

Контрольные вопросы.

1. - Дать определение регистра. Из каких элементов он строится.

2. - Назвать основные типы регистров. Области применения регистров.

3. - Как организована параллельная запись в рассматриваемом регистре.

4. - Благодаря какому свойству входящих в состав регистра элементов поданная на вход 1 или 0 при сдвиговом режиме не заполняют сразу все разряды.

5. - Как изменяется число на выходе регистра при подаче на его вход 2 сигнала низкого уровня.

Работа должна быть оформлена в виде отчета, содержащего текстовой материал с выводами.

Литература.

Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с англ. – М.: Мир, 1988. – 392 с.

Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1987. – 352 с.

Богданович М. И. и др. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник. – Мн.: Беларусь, 1991. – 493 с.

Дата добавления: 2015-09-30