Курсовая работа: Микропрограммный автомат на постоянном запоминающем устройстве для кодирования манчестерского кода
Регистры (англ. register) представляют собой, по сути, несколько D-триггеров (обычно от 4 до 16), соединенных между собой тем или иным способом. Поэтому принципиальной разницы между ними и отдельными D-триггерами не существует. Правда, триггеры, входящие в состав регистров, не имеют такого количества разнообразных управляющих входов, как одиночные триггеры.
На схемах регистры обозначаются буквами RG. В отечественных сериях микросхем регистрам соответствуют буквы ИР. Все регистры делятся на две большие группы: параллельные регистры; регистры сдвига (или сдвиговые регистры).
Существуют регистры и других типов, но они применяются гораздо реже, чем параллельные и сдвиговые, так как имеют узкоспециальное назначение.
В параллельных регистрах каждый из триггеров имеет свой независимый информационный вход (D) и свой независимый информационный выход. Тактовые входы (С) всех триггеров соединены между собой. В результате параллельный регистр представляет собой многоразрядный, многовходовый триггер.
В сдвиговых регистрах все триггеры соединены в последовательную цепочку (выход каждого предыдущего триггера соединен со входом D следующего триггера). Тактовые входы всех триггеров (С) объединены между собой. В результате такой триггер может рассматриваться как линия задержки, входной сигнал которой последовательно перезаписывается из триггера в триггер по фронту тактового сигнала С. Информационные входы и выходы триггеров могут быть выведены наружу, а могут и не выводиться - в зависимости от функции, выполняемой регистром.
Параллельные регистры, в свою очередь, делятся на две группы: регистры, срабатывающие по фронту управляющего сигнала С (или тактируемые регистры); регистры, срабатывающие по уровню управляющего сигнала С (или стробируемые регистры).
Чаще всего в цифровых схемах используются регистры, управляемые фронтом (то есть тактируемые), однако и стробируемые регистры имеют свой круг задач, в которых их ничто не может заменить.
Принцип действия регистров, срабатывающих по фронту тактового сигнала, ничем не отличается от принципа действия D-триггера. По положительному фронту тактового сигнала С каждый из выходов регистра устанавливается в тот уровень, который был в этот момент на соответствующем данному выходу входе D, и сохраняется таковым до прихода следующего положительного фронта сигнала С. То есть если триггер запоминает один сигнал (один двоичный разряд, один бит), то регистр запоминает сразу несколько (4, 6, 8, 16) сигналов (несколько разрядов, битов).
В стандартные серии входит несколько типов параллельных регистров, срабатывающих по фронту (Рисунок 1.1.3). Различаются они количеством разрядов, наличием или отсутствием инверсных выходов, наличием или отсутствием входа сброса (–R) или разрешения записи (–WE), а также типом выходных каскадов (2С или 3С) и, соответственно, наличием или отсутствием входа разрешения –EZ. Иногда на схемах тактовый вход С обозначается WR - сигнал записи в регистр.
Рисунок 1.1.3 - Параллельные регистры стандартных серий, срабатывающие по фронту
Большинство регистров имеют восемь разрядов, то есть запоминают один байт информации.
Таблицы истинности регистров очень просты и не отличаются принципиально от таблицы истинности D-триггеров. Отличие от триггеров появляется только в случае наличия у регистра дополнительных управляющих входов разрешения записи –WE и разрешения выхода EZ. В качестве примера в таблице 1.1.3 приведена таблица истинности регистра ИР27.
Таблица 1.1.2 – Таблица истинности параллельного регистра ИР27
| -WE | C | D |
|
| 0 |
|
0 | 0 |
| 0 |
|
1 | 1 |
| 0 | 0 | Ф | Q |
| 0 | 1 | Ф | Q |
| 0 |
|
Ф | Q |
Одно из основных применений регистров состоит в хранении требуемого кода в течение нужного времени. Если для работы остальной части схемы необходимо иметь входной код, который можно легко изменять, то для этого как раз подходит регистр.
На рис. 8.3 показана типичная схема включения регистра для хранения кода и временная диаграмма его работы.
Рисунок 1.1.4 - Хранение кода в параллельном регистре
Код на входе регистра может изменяться произвольным образом, но в тот момент, когда этот код принимает необходимое значение, на вход С триггера подается синхросигнал (строб), который записывает код в регистр. Этот код будет храниться в регистре до прихода следующего строба. Причем важно и то, что все разряды выходного кода регистра будут переключаться одновременно даже в том случае, когда разряды входного кода переключаются не одновременно. Главное, чтобы к приходу положительного фронта строба (сигнала С) все разряды входного кода приняли нужное, устойчивое значение.
1.2 Мультиплексоры
Мультиплексоры (английское Multiplexer) предназначены для поочередной передачи на один выход одного из нескольких входных сигналов, то есть для их мультиплексирования. Количество мультиплексируемых входов называется количеством каналов мультиплексора, а количество выходов называется числом разрядов мультиплексора. Управление работой мультиплексора (выбор номера канала) осуществляется с помощью входного кода адреса.
Мультиплексоры бывают с выходом 2С и с выходом 3С. Выходы мультиплексоров бывают прямыми и инверсными. Выход 3С позволяет объединять выходы мультиплексоров с выходами других микросхем, а также получать двунаправленные и мультиплексированные линии. Некоторые микросхемы мультиплексоров имеют вход разрешения/запрета С (другое обозначение S), который при запрете устанавливает прямой выход в нулевой уровень.
На рисунке 1.2.1 показаны для примера несколько микросхем мультиплексоров из состава стандартных серий. В отечественных сериях мультиплексоры имеют код типа микросхемы КП. На схемах микросхемы мультиплексоров обозначаются буквами MS.
Рисунок 1.2.1 - Примеры микросхем мультиплексоров
В таблице 1.2.1 в качестве примера приведена таблица истинности одноразрядного 8-канального мультиплексора КП7.
Таблица 1.2.1 – Таблица истинности 8-канального мультиплексора КП7
| 4 | 2 | 1 | -S | Q | -Q |
| Ф | Ф | Ф | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | D0 | -D0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | D1 | -D1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | D2 | -D2 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | D3 | -D3 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | D4 | -D4 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | D5 | -D5 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | D6 | -D6 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | D7 | -D7 |
Задержки выходного сигнала мультиплексора по входам управляющего (адресного) кода примерно в два раза превышают задержки логических элементов, а по информационным входам примерно в полтора раза. Точные величины задержек надо смотреть в справочниках.
