На основе двухступенчатого JK-триггера можно построить D-триггер, как показано на рис.7.
а б
Рис.7 Использование JK-триггера в качестве D-триггера
а- схема образования D-входа
б- микросхема К155ТВ1 (7472)
В отличие от защелки такой D-триггер будет непрозрачен по D-входу. Явление захвата и проскока у него отсутствуют, т.к. триггер переключается перепадом.
Для запоминания и преобразования многоразрядных слов необходимое число триггеров объединяют в единый функциональный узел- регистр. Регистры, построенные на триггерах-защелках, например К155ТМ5,К155ТМ7, К561ТМ3 и др. можно рассматривать как четырехразрядные регистры- защелки, имеющие информационные входы Di, вход сигнала записи- С, вход гашения-R, выходы триггеров Qi. Занесение информации в регистр называют операцией ввода или записи, а извлечение ее из регистра- выводом или считыванием. Немаловажным обстоятельством является возможность записи новой информации в регистр без его предварительного обнуления.
Все регистры в зависимости от функциональных свойств подразделяются на две категории- накопительные (регистры памяти, хранения) и сдвигающие. В свою очередь сдвигающие регистры делятся по способу ввода и вывода информации на параллельные, последовательные и комбинированные, по направлению передачи (сдвига) информации на однонаправленные и реверсивные.
На рис.8 приведена схема регистра памяти, предназначенного для хранения двоичной информации небольшого объема. Регистр состоит из набора синхронных триггеров, каждый из которых хранит один разряд двоичного числа. Ввод (запись) и вывод (считывание) информации производится параллельным кодом. Ввод обеспечивается тактовым импульсом, с приходом очередного тактового импульса записанная информация обновляется. Считывание производится в прямом или обратном коде (с инверсных выходов).
а б в
Рис.8 Регистр памяти
а- схема;
б- четырехразрядный регистр из библиотеки MISC;
в- регистр К561ТМ3 (CD4042)
Особенностью регистра К561ТМ3 является наличие входа переключателя полярности –POLAVITY (вывод 6 на рис.8в). Если на этом входе Е1 низкий уровень, информация от входа Di появится на выходе Qi во время низкого уровня импульса на тактовом входе – CLOCK (вывод 5 на рис.8в). В табл.4 приведены сигналы управления этим регистром.
Управление К561ТМ3 Таблица 4
CLOCK
POLAVITY
Q
D
Не разрешено
D
Не разрешено
Регистры сдвига, кроме операции хранения, осуществляют преобразование последовательного двоичного кода в параллельный, а параллельного в последовательный; они выполняют арифметические и логические операции, служат в качестве элементов временной задержки.
Схема сдвигового регистра приведена на рис.9.
а б
Рис.9 Регистр сдвига
а- схема четырехразрядного регистра;
б- восьмиразрядный регистр сдвига из библиотеки MISC
С приходом каждого тактового импульса происходит перезапись (сдвиг) содержимого триггера каждого разряда в соседний разряд без изменения порядка следования единиц и нулей. На отечественных схемах символом регистра служат буквы RG, а стрелка указывает направление сдвига: сдвиг информации влево от младших разрядов к старшим (рис. 9а), сдвиг информации вправо, символ реверсивного (двунаправле
нного) регистра.
В качестве примера на рис.10 приведены параметры регистра CD4015, которому соответствует отечественный аналог К561ИР2.
Вход
Выход
CP
D
MR
QA
Qn
Qn-1
Qn-1
Х
QA
Без изменения Qn
Х
Х
а б
Рис.10 Микросхема регистра К561ИР2
а- библиотечное изображение 4015BD;
б- таблица состояний
Как видно из рис.10а микросхема К561ИР2 (CD4015) содержит два независимых четырехразрядных регистра сдвига. Каждый регистр имеет четыре выхода Q от каждого триггера (1A-1D и 2A-2D). Все триггеры регистра двухступенчатые, D- типа. Данные в регистр вводятся через последовательный порт –D (D1 и D2). Регистр имеет вход тактовых импульсов- CP, причем данные принимаются от входа D первого триггера и сдвигаются на один шаг влево (от младших разрядов к старшим) после каждого положительного тактового перепада на входе CP. Обнулить триггеры регистра можно подав на вход асинхронного сброса MR напряжение высокого логического уровня.
На рис. 11 представлена схема сдвигового регистра, образованного из JK-триггеров. Схема образования функции D-триггера показана на рис.7а.
Рис. 11 Сдвиговый регистр на JK-триггерах
Применение сдвиговых регистров очень разнообразны. В двоичной арифметике сдвиг числа на один разряд влево соответствует умножению его на 2, сдвиг вправо- делению пополам. Сдвигающий регистр, содержащий всего одну единицу, может выполнять роль счетчика, отображающего число поступивших на вход сигналов положением единицы на линейной шкале. Если на вход сдвига подать импульсы от тактового генератора, то импульсы, образующиеся на его выходах могут быть использованы для многофазного управления, например, шаговым двигателем или многофазной синхронизации.
На рис.12 представлена схема кольцевого распределителя импульсов на основе сдвигового регистра.
Рис. 12 Кольцевой распределитель импульсов
На рис. 13 представлен универсальный, восьмиразрядный, синхронный регистр сдвига К155ИР13 (74198). Входы A-H предназначены для подачи информации при параллельной записи, R и L (Right и Left) для подачи информации при последовательной записи и сдвиге вправо и влево соответственно, S0 и S1 для управления режимом, CLK (Clock) для подачи тактовых импульсов, CLR (Clear) для сброса триггеров регистра, причем этот вход обладает наибольшим приоритетом т.к. при подаче 0 происходит сброс всех триггеров независимо от состояния других входов.
а
Режим работы
Вход
Выход
CLK CLR
S0 S1
DR DL DA
QA
QB-QG
QH
Сброс
Х 0
Х Х
Х Х Х
0 - 0
Хранение
1
0 0
Х Х Х
qa
qb-qg
QH
Сдвиг
влево
1
1 0
Х 0 Х
qb
qc-qh
1
1 0
X 1 X
qb
qc-qh
Сдвиг
вправо
1
0 1
0 X X
qa-qf
qg
1
0 1
1 X X
qa-qf
qg
Параллельная
загрузка
1
1 1
1 1 dn
da
db-dg
dh
б
Рис. 13 Регистр К155ИР13 (74198)
а- цоколевка микросхемы;
в- таблица функционирования
Задачи и упражнения
1. Построить одноступенчатый D-триггер, используя синхронный RS-триггер. Начертить временные диаграммы выходных сигналов Q и Q по временным диаграммам входных. В исходном состоянии Q=0.
С
D
t
2. На вход шестиэлементного D-триггера К155ТМ2 подается серия нижеприведенных импульсов. Построить временные диаграммы выходных сигналов. В исходном состоянии Q=0, R=S=1.
C
D
t
3. На вход нижеприведенной схемы подается серия импульсов. Построить временные диаграммы выходных сигналов Q и Q . Исходное состояние триггера Q=0.
c
4. Можно ли из одного триггера К155ТМ2 образовать Т-триггер? Нарисуйте схему и объясните работу.
5. Используя средства Multisim соберите нижеприведенную схему и исследуйте ее:
а. Обладает ли это устройство памятью?
б. Какая из кнопок S1 и S2 является информационной, какая тактовой?
в. Оцените «прозрачность» схемы.
a
б
6. Построить схему D-триггера на элементах 2ИЛИ-НЕ, провести ее исследование.
7. На входы триггера подаются сигналы согласно нижеприведенной диаграмме. Построить диаграмму сигналов на выходе Q для вариантов а, б, в и г.
а б в г
8. Используя средства Multisim собрать и исследовать нижеприведенные схемы (вариант оснащения схемы средствами управления и контроля приведен на рис. а). Построить диаграмму выходного сигнала Q при подаче на вход схемы серии прямоугольных импульсов.
а
б в
г
9. Используя средства Multisim построить 8-разрядный параллельный регистр на микросхемах К155ТМ5 (7477) и провести его исследование:
а- есть ли необходимость перед записью новой информации стирать старую?
б- что произойдет, если изменится информация на входе регистра во время действия синхронизирующего импульса?
в- изменится ли реакция регистра на изменение входной информации во время действия синхронизирующего импульса, если использовать микросхемы К155ТМ2 (7474)?
10. Исследовать нижеприведенные схемы кольцевых распределителей импульсов на основе регистра сдвига. Пример образования регистра сдвига из библиотеки MISC и оснащения его средствами управления и контроля приведен ниже. Определить длительность цикла.
а б в
г д е
ж з и
11. Составить схему устройства на сдвиговом регистре, которое в течение 4-х тактов вырабатывало на выходе последовательность импульсов согласно таблице задания. Регистр образовать из триггеров и логических элементов библиотеки Multisim. Оснастить схему средствами управления и контроля. Пример схемы для варианта № 1 приведен ниже.
№
такта
В А Р И А Н Т Ы
12. Разработать схему устройства на сдвиговом регистре, которое имело бы цикл из восьми тактов и выдавало на выходе последовательность импульсов A при значении управляющего сигнала Z=1 и B при Z=0. Устройство построить на триггерах и логических элементах из библиотеки MISC.
Такт
В а р и а н т ы
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
0B
A
B
A
B
A
B
A
B
13. На триггерах типа К155ТМ2 построить делитель входной частоты на:
В А Р И А Н Т Ы
Коэффициент
деления
14. Спроектировать устройство «кольцевой бегущий огонь» из 8-ми лампочек. Устройство должно выполнять следующие функции:
а - останавливать вращение;
б – менять направление вращения;
в – осуществлять сдвиг пачки от одной до семи горящих лампочек;
г – осуществлять сдвиг чередующихся через одну горящих и негорящих
15. Разработать схему управления многофазным шаговым двигателем согласно таблице вариантов.
Наличие импульса напряжения
на фазах двигателя
Количество фаз в двигателе
Только на одной фазе
A
B
C
D
На одной или на двух соседних фазах
E
F
G
H
Только на двух соседних фазах
I
J
K
L
Схема должна иметь возможность остановки двигателя без снятия напряжения с фаз и изменения направления вращения.
Лекция № 14 Основы работы с операционной системой WINDOWS XP
Вопросы:
1. Основные объекты и приемы управления Windows
2. Файлы и папки Windows
3. Операции с файловой структурой
Литература:
Информатика под ред. Симоновича С.В. с.114-126
Операционная система Windows XP занимает особое место. Она обладает наибольшей универсальностью, имеет самое широкое распространение и, соответственно, получает особую поддержку со стороны производителей аппаратного и программного обеспечения. Для компьютера, работающего в этой системе, наиболее просто подобрать прикладные программы и драйверы устройств.
C
C
С приходом каждого тактового импульса происходит перезапись (сдвиг) содержимого триггера каждого разряда в соседний разряд без изменения порядка следования единиц и нулей. На отечественных схемах символом регистра служат буквы RG, а стрелка указывает направление сдвига: сдвиг информации влево от младших разрядов к старшим (рис. 9а), сдвиг информации вправо, символ реверсивного (двунаправле
1
1
1
1
1
1. Построить одноступенчатый D-триггер, используя синхронный RS-триггер. Начертить временные диаграммы выходных сигналов Q и Q по временным диаграммам входных. В исходном состоянии Q=0.
3. На вход нижеприведенной схемы подается серия импульсов. Построить временные диаграммы выходных сигналов Q и Q . Исходное состояние триггера Q=0.
