Последовательные регистры

В регистре с последовательным вводом (выводом) производится последовательный сдвиг поступающей на вход информации на один разряд вправо в каждом такте синхросигналов (рис. 7.10).

Рис. 7.10. Структура сдвигового регистра

После поступления m синхроимпульсов весь регистр оказывается заполненным разрядами числа А, и первый разряд числа (A ₀) появляется на выходе Q ₀ регистра. В течение последующих m синхроимпульсов производится последовательный поразрядный вывод из регистра записанного числа, после чего регистр оказывается полностью очищенным.

Сдвиговые регистры обычно реализуются на синхронных
D -триггерах (рис. 7.11).

Рис. 7.11. Сдвиговый регистр на D -триггерах со сдвигом вправо

Ввод информации в таком регистре осуществляется только в прямом коде, подаваемом на вход D, и связь между регистрами будет только с прямых выходов предыдущих триггеров на D -входы

последующих. Выход может быть как однофазным (с Q ₀), так и парафазным (с Q ₀ и ).

Синтез достаточно просто осуществляется с применением методики, рассмотренной при синтезе параллельных счетчиков.

При синтезе последовательного регистра достаточно рассмотреть процесс передачи информации между i -м триггером и либо (i + 1)-м (при сдвиге вправо), либо (i – 1)-м триггером (при сдвиге влево).

При построении последовательных регистров со сдвигом влево требуется произвести переключение входов триггеров таким образом, чтобы состояние i -го триггера изменялось в соответствии с состоянием (i – 1)-го триггера.

Для построения реверсивного сдвигового регистра необходимо между его триггерами включать устройства управления направлением сдвига. Эти устройства в зависимости от единичного сигнала, поступившего либо по шине T _{с. прав.} , либо по шине T _{с. лев.}, должны подключать входы каждого триггера регистра к выходам предыдущего или к выходам последующего триггеров (рис. 7.12).

Рис.7.12. Реверсивный сдвиговый регистр

При построении сдвиговых регистров обязательным является применение триггеров, синхронизируемых фронтом. В противном случае за время действия одного синхросигнала информация в регистре продвигается более чем на один разряд, т. е. нормальное функционирование регистра – сдвиг на один разряд за один такт – нарушается.

Функциональные возможности сдвигового регистра можно расширить, если его дополнить входами параллельной загрузки и выходами всех разрядов регистра для параллельной выдачи информации.

7.3. ГЕНЕРАТОРЫ ЧИСЛОВЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

Последовательностные устройства этого типа называют также распределителями сигналов, так как последовательность двоичных чисел на их выходах используется для управления работой других цифровых узлов. Число состояний генератора называется длиной последовательности чисел L_n, которая равна количеству тактов, после которого последовательность чисел на выходе генератора повторяется.

По своей структуре генераторы чисел близки либо к счетчикам, либо к регистрам.

Генераторы на основе счетчиков. Любой счетчик можно считать генератором последовательности чисел, имеющей L_n = K _сч. Как правило, требуемое число разрядов генератора равно числу двоичных разрядов m в генерируемых числах. Если же m > log₂ L_n, то для уменьшения числа используемых триггеров структура таких генераторов видоизменяется. В этом случае генератор целесообразнее строить в виде счетчика с модулем счета K _с = L_n и подключенной к его выходам комбинационной схемой (КС), синтезирующей требуемые значения двоичных чисел последовательности.

В качестве примера рассмотрим генератор чисел 3 – 2 – 12 – 4. Очевидно, что число 12 требует четырех двоичных разрядов, но так как L_n = 4, то за основу генератора можно взять двухразрядный счетчик с K _сч. = 4, который генерирует числа 0 – 1 – 2 – 3. Подключив к выходам полученного счетчика комбинационную схему, выполняющую преобразование кодов в соответствии с табл. 7.2, получим структуру генератора, образующего заданную последовательность чисел (рис. 7.13).

Таблица 7.2

Q 1	Q 0	C4	C 3	C 2	C 1

Рис. 7.13. Генератор числовой последовательности на основе счетчика

с выходной комбинационной схемой

Временная диаграмма работы такого генератора приведена на
рис. 7.14

Рис. 7.14. Временная диаграмма работы генератора

Проектирование рассмотренного генератора по обычной методике проектирования недвоичных счетчиков потребовало бы в два раза больше триггеров и дополнительной логики.

Дата добавления: 2014-01-15