Инженерная логика против классической
| Вид материала | Книга |
| Глава четвёртая РЕГИСТРЫ И СЧЁТЧИКИ 4.1 Регистры памяти. 4..2. Регистры сдвига. 4..3. Двоичные счётчики. 4.4 . Десятичные счётчики. 4.5. Элементная база для построения счётчиков. |
- Программа курса и темы практических занятий; Логика в таблицах и схемах. Логика как, 1722.34kb.
- Логика в образовании, 153.37kb.
- Математическая логика, 1012.22kb.
- Курс: 1 семестр 2 дисциплина: Инженерная графика задания для самостоятельной работы, 459.93kb.
- Логика богочеловечества, 213.06kb.
- Гуманитарное образование в технических вузах России в 19 20 веках, 261.32kb.
- Активизирующий опросник "За и против", 392.33kb.
- Отчет о выполнении 1 этапа проекта кафедры «Инженерная графика и дизайн», 95.62kb.
- «Инженерная экономика и маркетинг», 412.65kb.
- Н. В. Папуловская Математическая логика Методическое пособие, 786.38kb.
Глава четвёртая
РЕГИСТРЫ И СЧЁТЧИКИ
Наиболее часто в схемах с памятью используются такие функциональные узлы , как регистры и счётчики. Регистры разделяются на два типа: параллельные (регистры памяти) и последовательные (регистры сдвига). Регистры могут быть реализованы на любых триггерах.
4.1 Регистры памяти.
Эти регистры предназначены для хранения информации, представленной в виде двоичного кода. Регистры памяти осуществляют параллельную запись всего кода с приходом тактового импульса. Записанная информация хранится до прихода следующего тактового импульса. На рисунке представлен один из вариантов регистра памяти, реализованного на D- триггерах, тактируемых передним фронтом. Этот регистр предназначен для записи и хранения 4-разрядного кода X.
С приходом переднего фронта тактовой частоты fт регистр запишет код X и будет хранить его до тех пор , пока код X не изменит своей величины. Но это изменение кода X пройдёт на выход регистра только с приходом переднего фронта fт.
Схема параллельного регистра.
4..2. Регистры сдвига.
Сдвиговые регистры широко используются в цифровой технике, в частности для преобразования последовательного двоичного кода в параллельный или наоборот. На рисунке изображён сдвиговый регистр , реализованный на JK- триггерах.
Схема регистра сдвига.
Благодаря последовательной схеме соединения разрядов регистра каждый задний фронт fт устанавливает последующий триггер в состояние, в котором до этого находился предыдущий, осуществляя сдвиг информации на разряд вправо.
На следующем рисунке представлена ИС типа 533ИР1, которая реализует функции как 4-х разрядного регистра памяти, так и функции регистра сдвига в зависимости от значения сигнала на входе выбора режима V2:
при V2=0 - режим сдвига,
при V2=1 - режим параллельной записи.
На рисунке :
C1- тактовый вход продвижения информации , поступающей по входу V1.
C2- тактовый вход параллельной записи.
Если смена режима для 533ИР1 происходит в процессе работы, то для обеспечения безошибочной работы регистра необходимо выполнить условие C1’C2’=1.
Условное обозначение универсального регистра.
4..3. Двоичные счётчики.
Двоичные счётчики могут быть синхронными и асинхронными . Двоичный асинхронный счётчик может быть построен последовательным соединением счётных триггеров, или JK- триггеров , у которых J=K=1.
Асинхронный и синхронный двоичные счётчики.
Недостатком асинхронных счётчиков является задержка в установлении соответствующего кода после прихода счётного импульса. Эта задержка, в частности, может приводить к появлению ложных кодов на выходе счётчика и сбою дешифратора. Например, после кода 011 на выходе счётчика должен появиться код 100 (коды записаны в порядке Q3Q2Q1). В асинхронном счётчике при последовательном срабатывании триггеров код будет меняться следующим образом 011-010-000-100, т.е. во время переходного процесса появляются два ложных кода 010 и 000.
В двоичных синхронных счёичиках срабатывание триггеров происходит одновременно или почти одновременно , так как все тактовые входы триггеров запараллелены . Временная диаграмма двоичного счётчика представлена на рисунке.
Диаграммы работы двоичного счётчика.
Для построения синхронных счётчиков с коэффициентом деления K=2n используется n JK- триггеров, функции возбуждения которых определяются соотношением
m-1
Jm=Km=& Qi ,
i=1
где Jm, Km - соответствующие входы JK- триггера, на котором реализован m-ый разряд счётчика.
4.4 . Десятичные счётчики.
Десятичные счётчики строят на основе четырёхразрядных двоичных. Для понижения коэффициента пересчёта четырёразрядного счётчика с 16 до 10 вводят различные логические связи. В зависимости от вида логической связи одним и тем же десятичным числам в различных счётчиках могут соответствовать различные четырёхразрядные двоичные коды. В этом случае говорят, что счётчики работают в различных двоично-десятичных кодах.
Наиболее часто в счётчиках используется взвешенное кодирование. Если любое десятичное число А может быть выражено в виде суммы
n
А = aiQi ,
i=0
где Qi - двоичные числа (0 или 1) в соответствующих разрядах кода,
аi - некоторые постоянные числа (веса разрядов),
то кодирование, построенное на данном соотношении, называется взвешенным.
Чаще других употребляется двоично-десятичный код 8-4-2-1.Здесь и далее цифры 8, 4, 2, 1 обозначают веса разрядов двоично-десятичного кода. Преимущество кода в его одназначности. Другие же коды неодназначны. Например, в коде 4-2-2-1 десятичное число 4 можно представить как 1000 или 0110, поэтому существуют таблицы, однозначно закрепляющие за каждым кодом соответствующее десятичное число [5].
В таблице приводятся наиболее употребительные двоично-десятичные коды. Код с избытком 3 является самодополняющимся. Для этих кодов характерно то, что при их поразрядном инвертировании получается код числа, дополняющее данное до девяти. Это свойство кода удобно при построении цифровых приборов, измеряющих знакопеременные величины.
| Q4Q3Q2Q1 | код 8-4-2-1 | Невзвешенный код | Код с избытком 3 |
| 0 0 0 0 | 0 | 0 | - |
| 0 0 0 1 | 1 | 1 | - |
| 0 0 1 0 | 2 | 2 | - |
| 0 0 1 1 | 3 | 3 | 0 |
| 0 1 0 0 | 4 | - | 1 |
| 0 1 0 1 | 5 | - | 2 |
| 0 1 1 0 | 6 | 4 | 3 |
| 0 1 1 1 | 7 | 5 | 4 |
| 1 0 0 0 | 8 | - | 5 |
| 1 0 0 1 | 9 | - | 6 |
| 1 0 1 0 | - | - | 7 |
| 1 0 1 1 | - | - | 8 |
| 1 1 0 0 | - | 8 | 9 |
| 1 1 0 1 | - | 9 | - |
| 1 1 1 0 | - | 6 | - |
| 1 1 1 1 | - | 7 | - |
4.5. Элементная база для построения счётчиков.
В настоящее время промышленность выпускает ИС, реализующие асинхронные двоично-десятичные счётчики (533ИЕ2), счётчики-делители на 12 (533ИЕ4) и делитель на 16 (533ИЕ5). 533ИЕ2 имеет коэффициент деления К = 2 х 5, для 533ИЕ4 К = 2 х 6, для 533ИЕ5 К = 2 х 8.
На рисунке в поле изображения микросхемы использованы следующие обозначения:
С1, С2 - тактовые входы соответственно для 1-го и 2-го разрядов;
R0 - вход обнуления;
R9 - вход установки счётчика в состояние 1001.
Для 533ИЕ4 выходы с весами 2, 4, 6, 12 обозначают выходы соответственно 1-го, 2-го, 3-го и 4-го разрядов, для счётчиков 533ИЕ2 и 533ИЕ5 выходы с весами 1, 2, 4, 8 обозначают выходы соответственно 1го, 2-го, 3-го и 4-го разрядов. Двоичный и десятичный счётчики изменяют свои состояния в соответствии с натуральной последовательностью кодов. Счётчик 533ИЕ4(133ИЕ4) изменяет своё состояние в соответствии со следующей последовательностью десятичных кодов: 0-1-2-3-4-5-8-9-10-11-12-13.Это связано с тем, что счётчик построен по схеме соединения делителей с коэффициентами деления 2 x 3 x 2 вместо 2 x 2 x 3 . Такую архитектуру можно объяснить лишь безграмотностью разработчиков.
Условные обозначения ИС асинхронных счётчиков 133 серии.