Исследование регистров на интегральных микросхемах

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГИСТРОВ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ

1. Цель работы

Целью данной работы является изучение принципов построения регистров на интегральных микросхемах, овладение навыками экспериментального исследования регистров в статическом и динамическом режимах.

2. Методические указания по подготовке к лабораторной работе

регистра интегральный микросхема

Перед выполнением работы необходимо четко уяснить назначение и принципы построения регистров памяти, используемых в виде двоичного числа, а также регистров сдвига и кольцевых регистров, применяемых для преобразования последовательного кода числа в параллельный или параллельного в последовательный. Информация в регистрах хранится в двоичном коде, причем каждому разряду числа соответствует определенный разряд регистра. По способу ввода и вывода информации регистры подразделяются на параллельные (регистры памяти), последовательные (регистры сдвига) параллельно-последовательные. Регистры памяти выполняются по такой структуре, чтобы по тактовому разрешающему сигналу можно было бы принимать параллельный код входной информации и хранить ее до прихода следующего тактового импульса. На рис.7.1. представлена схема макета, на котором можно собрать схемы регистра сдвига и кольцевого регистра. При составлении схемы регистра сдвига необходимо учитывать, что при использовании D - триггеров в схеме регистра выход Q - триггера предыдущего разряда присоединяется ко входу D последующего разряда, поэтому каждый тактовый импульс устанавливает последующий триггер в состояние, в котором до этого находился предыдущий, осуществляя тем самым сдвиг информации на разряд вправо. Вход S первого разряда служит для приема в регистр информации в виде последовательного кода. С каждым тактовым импульсом на этот вход должен подаваться код нового разряда входной информации. Запись параллельного входа информации может быть произведена через нетактируемые установочные входы триггеров регистра. С выхода Q последнего триггера снимается последовательный выходной код, который появляется с задержкой относительно входного кода на число периодов тактовых импульсов, равное числу разрядов регистра.

В реверсивных регистрах для сдвига информации как вправо, так и влево используют схему на D - триггерах и логических коммутаторах на элементах И-ИЛИ-НЕ в цепях связи между триггерами (рис. 7.1). Перед приемом числа регистр устанавливается в нулевое состояние управляющим сигналом установки нуля «сброс». Управление записью осуществляется с помощью элементов И-НЕ (DD1.2, DD1.3,DD6.2), так как D - триггер имеет инверсные установочные входы. По сигналу приема числа «запись кода» входные вентили DD1.2, DD1.3, DD6.2 пропускают двоичное число, поступившее по кодовым шинам (гнезда Х5, Х6, Х7) на триггерные ячейки. В соответствии с кодом каждый из триггеров регистра будет находиться в состоянии «1» либо в состоянии «0». Сдвиг числа вправо или влево зависит от того, на какую шину сдвига приходит управляющий сигнал. На выходе регистра под действием каждого импульса синхронизации получают поочередно каждый разряд записанного числа в последовательном коде. Кольцевые регистры получают введением в регистр сдвига цепей связи старшего разряда с младшим. При поступлении импульса синхронизации код каждого разряда будет последовательно поступать не только на выход регистра, но и на вход старшего разряда перезаписи.

3. Содержание работы

Здесь следует уделить внимание проверке функционирования регистров памяти, регистров сдвига, кольцевого регистра в статическом и динамическом режимах.

4. Описание лабораторной установки

Код числа набирается при помощи замыкания гнезд Х5, Х6, Х7 с соответствующими значениями напряжений 5В («1») или 0В («0»). Тумблер S1 используется для изменения направления сдвига (в положении 1 - сдвиг вправо, в положении 2 - влево). Тумблер S2 предназначен для получения схемы кольцевого регистра при сдвиге вправо. Тумблер S5 предназначен для получения схемы кольцевого регистра при сдвиге влево. Кнопка S4 необходима для подачи импульсов синхронизации (тактовых импульсов). При помощи тумблера S3 возможно изменять режим работы регистра из статического в динамический. Лампочки Н1 - Н3 являются индикаторами состояния триггеров регистров. Гнезда Х1 - Х4 необходимы для подключения осциллографа при исследовании схемы в динамическом режиме. Схема на микросхемах DD5.2, DD6.1, DD6.3, DD6.4 вырабатывает одиночные тактовые импульсы при нажатии кнопки S4 (тумблер S3 в положении 1) или последовательность тактовых импульсов (тумблер S3 в положении2).

Схема на микросхемах DD5.2, DD6 вырабатывает управляющие сигналы «Сдвиг вправо» или «Сдвиг влево» (тумблер S1 в положении 1 или 2 соответственно).

5. Порядок выполнения работы

Исследование регистров в статическом режиме. После подключения источника питания необходимо установить регистр в нулевое состояние, нажав кнопку S7. Задав одну из комбинаций кода числа (001 - 111), например 010, подвести ко входам микросхем DD1.2, DD1.3, DD6.2 (гнезда Х5, Х6, Х7) соответствующие этому коду напряжения с гнезд Х8, Х9 логического «0» и «1» и записать его в регистр, нажав кнопку S6.

Проверить работу регистра при сдвиге вправо. Для этого тумблеры S1, S2, S3, S5 установить в положении 1 и, нажимая кнопку S4, по индикаторным лампам наблюдать за сдвигом кода числа. Сделать выводы.

Проверить работу регистра при сдвиге влево. Для этого вновь записать код числа в регистр, тумблер S1 переключить в положение2 (остальные тумблеры в положении 1) и повторить указания, рассмотренные выше.

Проверить работу кольцевого регистра при сдвиге вправо. Прежде всего необходимо записать в регистр код 010, тумблер S1переключить в положение 1, а S2 - в положение 2 (остальные тумблеры - в положении 1) и повторить указания п.7.5.3.

Проверить работу кольцевого регистра при сдвиге влево. Для этого записать код 010, тумблеры S1 и S5 переключить в положение 2 (остальные тумблеры остаются в положении 1) и повторить указания п.7.5.3.

Проверить работу кольцевого регистра в динамическом режиме при сдвиге вправо. Для этого тумблер S2 поставить в положение 2, а тумблеры S1 и S5 - в положение 1. Записать код 010 и переключить тумблер S3 в положение 2. Поочередно подключая осциллограф к гнездам Х4, Х1 - Х3, зарисовать осциллограммы напряжений на выходе каждого регистра в масштабе и во времени с тактовыми импульсами. Сделать выводы.

Проверить работу кольцевого регистра в динамическом режиме при сдвиге влево. Для этого тумблеры S1 и S5 переключить в положение 2, а тумблер S2 - в положение 1 и повторить указания п.7.5.1.

6. Указания по регистрации результатов, их обработке и оформлению

Перед подачей на установочные входы триггеров регистров комбинации сигналов высокого, низкого уровня, необходимо измерить амплитуды напряжений на гнездах «0» и «1» и также определить исходные состояния триггеров.

Функциональная схема реверсивного регистра сдвига

Размещено на Allbest.ru