Программирование микропроцессорных систем
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
е внимание, что на условном обозначении триггера тактовый вход отмечен стрелкой в виде маленького треугольника. Такой треугольник означает, что данный вход импульсный. До сих пор мы имели дело с потенциальными входами. Потенциальный вход реагирует на потенциал поступающего на него сигнала. Про такой вход говорят: срабатывает при поступлении логической единицы. Или срабатывает от логического нуля.
Импульсный вход не чувствителен к уровню сигнала. Такой вход срабатывает в момент перехода от одного уровня к другому. Про такие входы говорят: срабатывает по переднему фронту (то есть при переходе с нуля на единицу) или срабатывает по заднему фронту (то есть при переходе от единицы к нулю). Иногда применяют другие технические термины для описания работы импульсного входа. В литературе можно прочитать: вход срабатывает по фронту сигнала или вход срабатывает по спаду сигнала.
Теперь рассмотрим подробнее логику работы D-триггера. Для переключения триггера в нужное нам состояние сначала на вход D необходимо подать соответствующий логический сигнал. Для записи единицы на вход D подаем единицу, для записи нуля - ноль. Затем на вход С необходимо подать тактовый импульс. По спаду этого импульса триггер установится в нужное нам состояние (сигнал на D-входе запишется в триггер). Такая логика работы D-триггера делает его очень удобным устройством для хранения одного бита цифровой информации (одного разряда двоичного числа).
1.2 Параллельный регистр
Для хранения двоичного числа, состоящего из большего количества разрядов, используют несколько параллельно соединенных D-триггеров. На рис. 2.1 показана схема, предназначенная для хранения четырехразрядного двоичного числа.
Такая схема называется параллельным регистром. Для того, чтобы сохранить какое-либо число в таком регистре, нужно подать это число поразрядно на входы D0-D3. Затем на вход С схемы подается импульс записи. По заднему фронту этого импульса число записывается в регистр. Причем каждый разряд числа записывается в свой отдельный D-триггер. Записанное в регистр число можно считывать с выходов Q0-Q3.
В схеме, регистра присутствует также вход сброса R. Он объединяет входы R всех триггеров и используется для начальной установки всех разрядов регистра в нулевое состояние. В цифровой технике это называется начальная установка.
В реальных микропроцессорных устройствах чаще используются восьмиразрядные параллельные регистры. На рис. 2.2 изображено схемное обозначение одного из таких регистров. Его внутренняя структура и назначение выводов аналогичны структуре и назначению выводов регистра, изображенного на рис. 2.1
1.3 Параллельный регистр с расширенными возможностями
Более сложный регистр изображен на рис. 1.4. Это регистр приспособлен для работы с параллельной шиной данных. Для этого в регистр введены два новых входа:
вход выбора микросхемы (CS);
вход перевода выходов в высокоимпедансное состояние (ОЕ).
Разберемся подробнее c этими новыми входами и режимами работы. Вход выбора микросхемы CS (Chip Select) предназначен для ее включения и выключения в разные моменты времени. Такие входы можно часто встретить у микросхем, предназначенных для микропроцессорной техники. Особенно в больших многофункциональных микросхемах. Наличие таких входов позволяет соединять несколько подобных микросхем параллельно по входам, но работать с каждой микросхемой по отдельности. В случае параллельного соединения одноименных входов данные будут записаны только в тот из регистров, на входе CS которого в момент записи будет присутствовать низкий логический уровень. Состояние остальных регистров останется неизменным.
Вход ОЕ, напротив, используется при параллельном объединении нескольких регистров по их выходам. Такое объединение возможно только в том случае, если в каждый момент времени будут работать выходы только одной из микросхем. Выходы остальных параллельно соединенных микросхем должны уметь автоматически отключаться от схемы. Для этой цели микросхема, изображенная на рис. 1.4. имеет специальный режим.
В этом режиме все выходы микросхемы отключаются и не влияют на работу остальной схемы. Такое состояние выходов называется высокоимпедансным. Импеданс - это полное сопротивление цепи. Если импеданс высокий, то можно считать, что соответствующий выход просто отключен. Микросхема переводит свои выходы в высокоимпедансное состояние при подаче логической единицы на вход ОЕ. Если же на вход ОЕ подать логический ноль, то выходы микросхемы перейдут обратно в рабочее состояние.
1.4 Работа делителя частоты
Счетчиками в цифровой технике называются специальные элементы, позволяющие подсчитывать число поступивших на вход импульсов. Понятие счетчик импульсов тесно связано с понятием делитель частоты. По сути дела, это одно и то же устройство. Но рассмотрим все по порядку.
В качестве простейшего делителя частоты может JK-триггер. Для того, чтобы этот триггер работал как делитель, нужно на оба входа J и К подать высокий логический уровень. Теперь, если на вход С подать импульсный сигнал некоторой постоянной частоты, то по спаду каждого входного импульса триггер будет переключаться в противоположное состояние.
В результате на выходе 3.1. JK-триггера мы получим другой сигнал с частотой следования импульсов в два раза меньшей, чем частота импульсов на его входе. Этот процесс наглядно показан на рис. 3.1. К