Регистры

Регистр – это цифровой узел, служащий для записи и хранения числа. Помимо хранения информации некоторые виды регистров могут преобразовывать информацию, например, из последовательной во времени формы представления в параллельную, сдвигать записанную информацию на один или несколько разрядов в сторону младшего или старшего разряда, инвертировать код.

Параллельный регистр

Рис. 16.1. Схема параллельного регистра

Строится на основе RS-триггеров. Запись информации во все разряды происходит одновременно при наличии сигнала «разрешение записи». Информация считывается также в параллельном коде при наличии сигнала «разрешение чтения», при этом она не стирается, т. е. считывание может производиться многократно. Перед обновлением информации производится установка всех разрядов в «0», подачей сигнала на входы «R» триггеров.

Сдвиговый регистр

Регистры сдвига предназначены для преобразования информации путем ее сдвига под действием тактовых импульсов. Схема построена на основе D-триггеров. Информация записывается в младший разряд по единственному входу схемы.

Рис.16.2. Схема трехразрядного

сдвигового регистра

Под воздействием тактовых импульсов на входе С происходит перезапись (сдвиг) информации в последующие разряды. На каждом такте происходит сдвиг на один разряд. Считывание информации возможно либо только со старшего разряда в последовательном коде, либо со всех разрядов одновременно. Так производится преобразование последовательного кода в параллельный, а при наличии доступа к входам всех разрядов возможно и обратное преобразование.

Рис. 16.3. Временные диаграммы работы

сдвигового регистра

Сдвиг на один разряд «вправо» аналогичен умножению двоичного числа на 2, т. е. сдвиговый регистр позволяет реализовать операцию «умножения», как комбинацию операций «сложение» и «сдвиг».

Сдвиговый регистр с записанной «1», замкнутый в кольцо, может выполнить функцию распределения импульсов управления тиристорами в силовых устройствах.

Таблица состояний сдвигового регистра

16.2. Счетчики

Классификация счетчиков:

1. По модулю счета:

– двоичные,

– десятичные,

– двоично-десятичные,

– с произвольным коэффициентом счета.

2. По принципу действия:

– суммирующие,

– вычитающие,

– реверсивные.

3. По структуре:

– последовательные,

– параллельные.

Двоичный последовательный суммирующий счетчик

Данный счетчик строится на Т-триггерах, которые переключаются в противоположное состояние при переходе каждого очередного импульса. Переключение разрядов происходит последовательно: при перебросе младшего разряда в «0» записывается «1» в следующий разряд. Таблица состояний представлена ниже.

	Номер входного импульса Состояние выходов Q0 Q1 Q2
Рис. 16.4. Схема двоичного последовательного суммирующего счетчика	Таблица состояний двоичного последовательного суммирующего счетчика

Недостаток данного счетчика – малое быстродействие, это обусловлено тем, что время установления счетчика зависит от числа разрядов.

Этот счетчик можно использовать в качестве делителя частоты, причем каждый триггер делит входную частоту на 2, а коэффициент деления счетчика равен коэффициенту счета.

К_сч = 2^{число разрядов} = 2³ = 8

Двоичный параллельный счетчик

Рис. 16.5. Схема двоичного параллельного счетчика

Параллельные счетчики применяют для повышения быстродействия.

Входной импульс поступает одновременно на входы всех разрядов, но проходит только в тот триггер, для которого все предыдущие установлены в «1». Выходной элемент формирует сигнал переноса CR при переполнении данного счетчика для организации последовательно-параллельных схем с большей разрядностью.

Реверсивный двоичный счетчик

Схема работает в суммирующем или вычитающем режиме в зависимости от входа, выбранного для сигнала: импульсы, подлежащие суммированию подаются на вход 1, а вычитанию – на вход 2.

Число разрядов счетчика определяется числом элементарных ячеек, состоящих из Т-триггера, одного элемента «ИЛИ» и двух элементов «И». Последний триггер называется знаковым и позволяет определить знак результата, записанного в счетчике.

Рис. 16.6. Схема реверсивного двоичного счетчика

Так как сигнал разрешения на элементе «И» должен присутствовать в момент, когда триггер, его создающий переключается в состояние «0», то в данном счетчике нужно применять двухтактные триггеры, где процессы приема и передачи информации на выход разделены во времени.

Счетчик с произвольным К_сч (с принудительным обнулением)

Логический элемент «И» подготавливается к выдаче сигнала сброса на девятом счетном импульсе, так как его входы контролируют состояния выходов Р₀ и Р₃. При появлении единиц на этих выходах элемент «И» пропускает входной сигнал (10-й импульс) на входы сброса всех разрядов.

К_сч = 10.

Рис. 16.7. Схема счетчика с принудительным обнулением

Раздел 6. Преобразователи информации