Оформлення звіту:
Лабораторна робота № __.
Тема та мета лабораторної роботи.
Технічне забезпечення.
Основні моменти з теоретичної частини.
Опис послідовності виконання лабораторної роботи.
Навести схеми, які збиралися на лабораторній роботі, та часові
діаграми роботи цих схем.
Відповіді на контрольні запитання.
Висновки.
Контрольні питання.
Для чого призначені тригери?
В чому полягає різниця між синхронними та асинхронними триггерами?
Дайте визначення поняттю «синхронізація».
Що означають поняття «статична» та «динамічна» синхронізація?
Які Ви знаєте типии тригерів із статичною, а які – із динамічною синхронізацією? Як можна розрізнити ці два класи тригерів на схемах?
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6
Тема: |
Дослідження роботи регістрів на базі D та J-K тригерів. |
Мета роботи:
Зміст роботи:
Організаційні та методичні вказівки: |
Ознайомитися зі схемами паралельних та послідовних регістрів, а також дослідити способ запису інформації в них. Побудова принципових схем і таблиць істинності роботи регістрів на D та J-K тригерах. Лабораторну роботу проводять після вивчення теми “Регістри” з підгрупою студентів у два етапи: 1. Підготовчий етап: Вивчення матеріалу, розглянутого на попередніх заняттях. Засвоєння методики побудови принципових схем і таблиць істинності роботи паралельних та послідовних регістрів. 2. Виконавчий етап: Збирання принципової схеми та дослідження роботи регістрів на D та J-K тригерах. |
Технічне та програмне забезпечення: |
ПК, ОС Windows, САПР Multisim. |
Час: |
80 хвилин. |
Теоретична частина.
Регістром називають послідовнісний цифровий пристрій, призначений для збереження двійкових кодових комбінацій і виконання над ними в загальному випадку таких операцій:
встановлення регістра в 0;
приймання слова (кодової комбінації) з іншого пристрою;
передача слів на інший пристрій;
перетворення слів, що зберігаються, в інверсні коди;
зсув вліво чи вправо на необхідну кількість розрядів;
перетворення послідовного коду в паралельний та навпаки;
Він являє собою упорядковану послідовність тригерів, число яких відповідає розрядності регістра. В основному їх будують на D та JK-тригерах.
Залежно від способу запису інформації розрізняють паралельні регістри та регістри зсуву.
Паралельним називається регістр, який може виконувати всі вище вказані комбінації, крім зсуву та перетворення паралельного коду в послідовний та навпаки. У такому регістрі на кожний окремий тригер подається свій розряд кодової комбінації. Запис відбувається по одному й тому ж сигналу. Якщо в паралельному регістрі на вхід кожного розряда інформація надходить по двохканалах в парафазному коді, то такий регістр називається парафазним (дивись рисунок 1). В основному такі регістри будуються на тригерах з роздільними входами (JK-тригер).
Рисунок 1 Функціональна схема паралельного регістра, побудованого на JK-тригерах.
За наявності одного каналу для прийняття інформації регістр називають однофазним. Такі регістри будуються на тригерах з одним інформаційним входом (D-тригер). Функціональна схема такого регістра представлена на рисунку 2.
Рисунок 2 Функціональна схема паралельного регістра на D-тригерах.
Регістри з послідовним прийомом або видачею інформації називаються регістрами зсуву або послідовними регістрами. Розрізняють однонаправлені та двонаправлені регістри зсуву. Однонаправлені можуть зсувати інформацію лише в одному напрямку (вліво або вправо), а двонаправлені – в обох напрямках залежно від керуючих сигналів. Двонаправлені регістри зсуву називають також реверсивними регістрами.
В основному такі регістри будуються на базі D-тригерів. Принцип побудови регістрів зсуву вправо заключається в тому, що при побудові регістра кожний прямий вихід попереднього тригера подається на D-вхід наступного. На всі входи С тригерів подається одна й та ж послідовність сигналів. Інформаційна послідовність подається на D-вхід першого тригера. В такій схемі при надходженні наступного тактового імпульсу інформація з попереднього тригера записується в наступний (дивись рисунок 3).
Рисунок 3 Функціональна схема регістра зсуву вправо, побудованого на D-тригерах.
Подібні тригери можна будувати також на JK-тригерах. У цьому випадку парафазний код числової комбінації подається на входи J та K першого тригера (прямий – на J, інверсний – на K). Кожний прямий вихід попереднього тригера з’єднується з входом J наступного, а кожний інверсний – зі входом K (дивись рисунок 4).
Рисунок 4 Функціональна схема регістра зсуву вправо, побудованого на JK-тригерах.
При організації зсуву вліво прямі виходи наступних тригерів подаються на D-входи попередніх. Кодова комбінація подається на останній тригер. На всі входи С подається одна й та ж послідовність тактових імпульсів. У таких регістрах при надходженні чергового тактового імпульсу інформація з наступного тригера (тобто зі старшого розряду) записується в попередній (дивись рисунок 5).
Рисунок 5 Функціональна схема регістра зсуву вліво, побудованого на D-тригерах.
При побудові реверсивних регістрів зсуву у схемі використовуються не тільки тригери, а ще й додаткові логічні елементи. У даному випадку це складені елементи 2І-АБО. Така схема має дві лінії керування: одна використовується для зсуву вліво, інша – для зсуву вправо. Сигнали на цих лініях повинні бути взаємоінверсними.
Послідовність виконання роботи.
У робочій області програми встановити мікросхему 74116N (дивись
рисунок 6).
Записати кодові комбінації відповідно до варіанта в регістр.
Процедуру запису кодової комбінації відобразити у звіті.
У робочій області програми встановити мікросхему 74164N (дивись
рисунок 7).
Записати кодові комбінації відповідно до варіанта в регістр. Визначити,
який тип регістра являє собою дана мікросхема.
Побудувати парафазний регістр зсуву вправо (дивись рисунок 8).
Послідовно записати в регістр кодову комбінацію відповідно до
варіанта.
Побудувати парафазний регістр зсуву вліво (дивись рисунок 9).
Послідовно записати в регістр кодову комбінацію відповідно до
варіанта.
Отримані результати, схеми та часові діаграми відобразити у звіті.
Зробити висновки та записати їх у звіт.
Таблиця варіантів 1 Варіанти завдань для запису кодових комбінацій у паралельний регістр.
Варіанти |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
2 |
3 |
5 |
5 |
F |
2 |
2 |
5 |
4 |
2 |
E |
3 |
6 |
7 |
E |
4 |
5 |
8 |
2 |
A |
4 |
4 |
7 |
5 |
3 |
3 |
4 |
4 |
5 |
A |
6 |
7 |
4 |
4 |
3 |
6 |
6 |
8 |
3 |
4 |
6 |
2 |
2 |
1 |
7 |
7 |
9 |
6 |
6 |
4 |
1 |
1 |
A |
6 |
5 |
4 |
5 |
3 |
F |
F |
7 |
D |
F |
8 |
5 |
A |
A |
D |
1 |
6 |
7 |
7 |
1 |
F |
5 |
F |
2 |
3 |
9 |
7 |
5 |
5 |
6 |
7 |
1 |
5 |
F |
7 |
4 |
3 |
A |
4 |
4 |
1 |
8 |
8 |
8 |
3 |
8 |
F |
2 |
2 |
7 |
5 |
2 |
1 |
6 |
7 |
0 |
1 |
4 |
4 |
2 |
C |
4 |
1 |
3 |
5 |
3 |
7 |
3 |
1 |
5 |
2 |
0 |
6 |
6 |
1 |
F |
3 |
8 |
6 |
F |
4 |
5 |
5 |
A |
3 |
5 |
9 |
F |
F |
0 |
5 |
2 |
A |
1 |
E |
5 |
3 |
Рисунок 6 Схема підключення мікросхеми паралельного регістра.
Таблиця 2 Варіанти завдань для запису кодових комбінацій у послідовний регістр.
Варіанти |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
0 |
6 |
C |
4 |
B |
8 |
0 |
C |
B |
6 |
0 |
4 |
C |
6 |
4 |
1 |
7 |
D |
5 |
0 |
9 |
1 |
D |
0 |
7 |
1 |
5 |
D |
7 |
5 |
2 |
8 |
E |
6 |
1 |
0 |
2 |
E |
1 |
8 |
A |
6 |
E |
8 |
6 |
3 |
9 |
F |
7 |
2 |
1 |
3 |
F |
2 |
9 |
B |
7 |
F |
9 |
7 |
4 |
A |
6 |
8 |
3 |
A |
4 |
6 |
3 |
A |
C |
8 |
6 |
A |
8 |
5 |
B |
7 |
9 |
4 |
B |
5 |
7 |
4 |
B |
8 |
9 |
7 |
B |
9 |
6 |
0 |
8 |
0 |
5 |
C |
6 |
8 |
5 |
0 |
9 |
0 |
8 |
0 |
0 |
7 |
1 |
9 |
1 |
C |
E |
7 |
9 |
C |
1 |
4 |
1 |
9 |
1 |
1 |
8 |
2 |
A |
A |
D |
F |
8 |
A |
D |
2 |
5 |
A |
A |
2 |
A |
9 |
3 |
0 |
B |
E |
2 |
9 |
0 |
E |
3 |
6 |
B |
0 |
3 |
B |
Рисунок 7 Схема підключення мікросхеми послідовного регістра.
Таблиця 3 Таблиця варіантів для дослідження роботи регістрів зсуву вліво і вправо.
Варіанти |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
1 |
5 |
2 |
3 |
5 |
4 |
3 |
3 |
2 |
4 |
3 |
2 |
3 |
2 |
1 |
3 |
2 |
4 |
2 |
4 |
3 |
4 |
2 |
3 |
3 |
2 |
1 |
2 |
3 |
3 |
2 |
4 |
6 |
4 |
6 |
2 |
2 |
4 |
1 |
2 |
4 |
3 |
4 |
1 |
2 |
4 |
1 |
2 |
1 |
3 |
1 |
1 |
1 |
5 |
5 |
1 |
4 |
5 |
4 |
1 |
1 |
0 |
1 |
2 |
2 |
5 |
5 |
5 |
4 |
1 |
5 |
5 |
3 |
5 |
3 |
2 |
5 |
3 |
3 |
1 |
6 |
2 |
3 |
3 |
2 |
3 |
3 |
1 |
2 |
4 |
5 |
7 |
2 |
1 |
4 |
7 |
3 |
4 |
2 |
3 |
2 |
2 |
2 |
3 |
5 |
1 |
2 |
5 |
2 |
2 |
8 |
5 |
2 |
1 |
4 |
1 |
4 |
3 |
6 |
2 |
3 |
3 |
1 |
5 |
5 |
3 |
2 |
5 |
3 |
6 |
4 |
2 |
2 |
3 |
3 |
2 |
1 |
6 |
7 |
6 |
2 |
1 |
6 |
2 |
1 |
3 |
1 |
1 |
4 |
4 |
Рисунок 8 Схема побудови регістра зсуву вправо.
Рисунок 9 Схема побудови регістра зсуву вліво.