Последовательно-параллельные регистры
Для обеспечения других видов записи и считывания применяются комбинированные регистры, пример реализации одного из которых приведен на рис. 5. Здесь двухступенчатые логические элементы И-ИЛИ при V=1 обеспечивают после подачи тактового импульса на вход С передачу сигнала из i-го в i-1-ый триггер, а при V=0 обеспечивается запись в регистр сигналов, представляющих собой параллельный код. Считывание записанного произвольным способом слова возможно как в виде параллельного кода (Q0,Q1,Q2,Q3) ,так и в виде последовательного кода при подаче четырех тактовых импульсов.
На рис. 3.4 приведен параллельно-последовательный регистр. Мультиплексоры из 2 в 1 разделяют 2 режима: сдвиг от входа D3 к выходу Q1 (A=1) и параллельную запись информации с входов D1, D2, D3 на выходы Q1, Q2, Q3 соответственно (A=0) (рис. 3.48).
Рисунок 3.48 – Последовательно-параллельный регистр на базе D-триггеров, синхронизированных передним фронтом
Счетчики
Цифровым счетчиком называют функциональный узел, который осуществляет счет числа поступающих не его вход импульсов, формирует результат счета в заданном коде (обычно двоичном и поэтому такие счетчики именуют двоичными) и при необходимости хранит его.
Счетчики можно классифицировать по ряду признаков. В зависимости от направления счета различают суммирующие (с прямым счетом), вычитающие (с обратным счетом) и реверсивные (как с прямым, так и обратным счетом) счетчики. По способу организации переноса различают счетчики с последовательным, параллельным и последовательно-параллельным переносом.
Конструктивно счетчики выполняются в виде совокупности ИС Т-триггеров, соответствующим образом соединенных между собой, или в виде одной ИС, содержащий многоразрядный счетчик. Двоичные счетчики могут быть построены и на синхронных или двухступенчатых D-триггерах и JK-триггерах, предварительно преобразованных в Т-триггеры.
К основным параметрам двоичного счетчика относятся:
Модуль счета или емкость счетчика (К) – максимальное число импульсов, которое может быть подсчитано счетчиком.
Разрешающая способность или минимальное время следования (tсл.) – временной интервал между двумя счетными импульсами, при котором не нарушается надежная работа счетчика. Этот параметр определяет максимально допустимую частоту следования счетных импульсов.
Время регистрации (tp) – временной интервал между началом подачи счетного импульса и моментом установления результата счета, т.е. окончания самого длительного переходного процесса в счетчике.
Суммирующие двоичные счетчики
На рис. 1 приведена
схема и временные диаграммы, поясняющие
работу четырехразрядного суммирующего
двоичного счетчика с цепями последовательного
переноса (инверсный выход i-го
разряда (триггера) соединен со входом
(i+1)-го
разряда). Счетчик построен на D-триггерах,
тактируемых фронтом синхроимпульса,
преобразованных в асинхронные Т-триггеры
(инверсный выход триггера (
)
соединен с информационным входом (Di)).
Входом счетчика служит вход крайнего левого триггера (Т0), двоичный код результата счета формируется на выходах триггеров Q0, Q1, Q2, Q3 (Q0 – младший, а Q3 – старший разряды результата счета). Емкость рассматриваемого счетчика К=24=16, поэтому максимальное показание счетчика, соответствующее подаче на его вход 15 счетных импульсов Q3Q2Q1Q0=11112=123+122+121+120=1510. 16-й счетный импульс устанавливает все триггеры в исходное (нулевое) состояние, следовательно, шина “сброс” (установка “0”) необходима лишь в начале работы счетчика. Так как после подачи каждого очередного входного импульса Т-триггер переходит в противоположное состояние, период следования импульсов на выходах каждого разряда в два раза больше, чем на его входе. В любой момент времени состояние счетчика (триггеров его образующих) однозначно определяет число импульсов, поступивших на его вход. Так, например, после поступления на вход счетчика 3-х счетных импульсов триггеры (разряды) счетчика перейдут в состояния Q3=0, Q2=0, Q1=1, Q0=1 (см. рис. 1, б), т.е. результат счета 0011, а после 7-го счетного импульса – 0111 и т.д.