11.1. Временные характеристики сдвиговых регистров
НИИ триггеров с двумя фронтами можно иметь тактовый сдвиг до половины тактового периода.
I 1.1.1. Сдвиговый регистр 74194
В качестве примера 4-битового сдвигового регистра на рис. 11.4 представлен сдвиговый регистр 74194. Он представляет собой упра вляемый фронтом сдвиговый регистр с многими рабочими состоя ниями, которые устанавливаются сигналами S'o и Si (табл. 11.1). Ра бочие состояния описываются в логическом символе зависимостью от режима.
74194
SRG4
|
|
|
О |
|
|
R |
3 |
|
CLK |
|
|
1>С4 |
|
|
ESR |
1,4D |
QA |
|
А |
3,4D |
|
|
|
В |
3,4D |
QB |
|
С |
3,4D |
V-Qc |
|
D |
3,4D |
-QD |
|
|
2,4D |
|
ESL |
|
Рис. 11.4. Логический символ 4-битового двунаправленного параллельно загружаемого сдвигового регистра 74194.
Таблица 11.1. Режимы работы сдвигового регистра 74194.
|
Режим работы |
So |
5i |
CLK |
EsR |
EsL |
A |
В |
С |
D |
QA |
QB |
Qc |
QD |
|
Параллельная |
1 |
1 |
t |
d |
d |
A В С D A В С D |
|
загрузка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сдвиг вправо |
0 |
1 |
|
d |
1 |
d |
d |
d |
d |
1 |
QA |
QB |
QC |
|
|
|
|
t |
d |
0 |
d |
d |
d |
d |
0 |
QA |
QB |
QC |
|
Сдвиг влево |
1 |
0 |
1 |
d |
d |
d |
d |
d |
QB |
Qc |
QD |
1 |
|
|
|
|
t |
0 |
d |
d d d d QB Qc QD |
0 |
|
Гашение такта |
0 |
0 |
d |
d |
d |
d |
d |
d |
d |
QA |
QB |
Qc |
QD |
Сдвиговый регистр загружается параллельно через входы А, 5 , С, D. Для So = 1 ж Si = 1 в логическом символе использована
Глава 11. Сдвиговые |
регистры |
цифра 3. С ними устанавливается рабочее состояние «параллельная загрузка». Последовательно снабжены этой цифрой и входы Л, 5 , С, D, Через входы ESL (при сдвиге влево) и ESR (при сдвиге вправо) можно ввести сигнал последовательно. На изображении логическо го символа сдвиг влево обозначается цифрой 2, поэтому цифра 2 указана у входа ESL- В качестве последовательного выхода могут быть применены QA И QB-, В зависимости от выбора сдвига влево либо сдвига вправо.
So-\\b
>1Ь
S^-^\p
|
& |
8c & & |
& & & |
& |
& & |
|
& |
Ч1Р |
ЧГР |
W |
Ч1Р |
|
>l |
>1 |
|
|
>1 |
|
U^.l t> |
|
|
|
|
|
|
CLK-A I Ь |
|
|
|
|
|
|
Clear-\ 1 Ь |
|
|
|
|
|
|
|
ID |
ID |
ID |
|
ID |
И |
|
t>Cl |
1>C1 . |
{>C1 |
P - |
1>С1 |
t> |
|
|
|
M R |
R |
|
|
|
Si? |
Qc |
|
QD |
Рис. 11.5. Структурная схема 4-битового двунаправленного параллельно загружаемого сдвигового регистра 74194.
I 1.2. Сдвиговый регистр с обратной связью
Сдвиговый регистр с обратной связью получают при присоединении отдельных выходов ступеней сдвигового регистра через логическую схему обратно ко входу. На рис. 11.6 показана принципиальная схема данного типа регистра. Функция сдвигового регистра описывается следующими уравнениями:
g - + i = / ( Q - Q r , Q r ) |
(11.4) |
QT' |
= QT |
(11-5 |
QT^ |
= QT |
(11.6 |
11.2.Сдвиговый регистр с обратной связью
Единственная степень свободы заключается в выборе функции f{QT^Q2^^QT)- Поэтому для каждого состояния возможно появле ние только двух различных последовательных состояний.
Втабл. 11.4 приведена таблица истинности сдвигового регистра
собратной связью и тремя блоками ЗУ, представленного на рис. 11.6.
Влевом столбце представлено содержание D-триггеров в момент времени т. В момент времени т + 1 в первом D-триггере находится значение функции, генерированное логической схемой. Значения Q^^ и Q2^ сдвигаются в оба следующих D-триггера 2 и 3.
m^Qi^.Qn
CLK
Р и с . 11.6. Принципиальная схема сдвигового регистра с обратной связью.
Таблица 11.2. Таблица истинности сдвигового регистра с обратной свя зью показанного на рис. 11.6.
\QT |
Q^ |
QT |
QT^' |
Q-+^ |
QT"-' |
|
0 |
0 |
0 |
/(0,0,0) |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
/(0,0,1) |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
/(0,1,0) |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
/(0,1,1) |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
/(1,0,0) |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
/(1,0,1) |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
/(1,1,0) |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
/(1,1,1) |
1 |
1 |
Пусть, например, должна генерироваться следующая последо вательность содержаний регистра: 000, 100, 101, 001, 000 и т.д. С последовательного выхода As можно снять последовательность 000100010001. Следовательно, схема может быть применена как де литель частоты на 4. Альтернативно, различные сочетания содер-
Глава 11. Сдвиговые регистры
жания регистра можно также интерпретировать как счетные со стояния счетчика, который, разумеется, считает с использованием специального кода. На основе этого можно было бы разработать счетчик по модулю 4.
Составим таблицу истинности для реализации этого сдвигово го регистра. В этой таблице, показанной на рис. 11.3, учитываются только состояния, проходящие в желательном цикле.
Таблица 11.3. Таблица истинности при генерации последовательности: 000, 100, 010, 001, 000.
QT |
Q"^ |
Qr |
Qr^' |
Q?^' |
Q7^' |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
и без применения /iTF-диаграммы из этой таблицы можно счи |
тать функцию /(Qf, |
Qf, |
Qf). |
|
|
|
|
M+l |
fiQT,QT,Q?) |
= -^QT-Qf^Q: |
(11.7) |
Qt |
I 1.2.1. Счетчик Мебиуса, счетчик Джонсона
Одной из часто применяемых форм сдвигового регистра являет ся счетчик Мебиуса (счетчик Джонсона). В этом счетчике выход через инвертор соединяется с входом. На рис. 11.7 приведен счет чик Джонсона с четырьмя JK-триггерами. Содержание запоминаю щих ячеек ЗУ задается таблицей истинности, из которой видно, что генерируются числовые последовательности с восемью различными содержаниями счетчика.
CLK
Рис. 11.7. Счетчик Джонсона, состоящий из четырех JK-триггеров.
11.2. Сдвиговый регистр с обратной |
связью |
Логическая схема счетчика Джонсона задается следующей фор мулой:
л = Ki = f{QT,QT,QT,QT) = ^Q? |
(11.8) |
При Ji = Ki = О запомненное в триггере значение удерживает ся, при Ji =^ Ki = 1 оно инвертируется. Теперь можно составить та блицу истинности счетчика Джонсона. Констатируем, что имеются два независимых цикла, в зависимости от того, с какого начального состояния стартует счетчик при включении. Но длина обоих циклов одинакова. При желании запустить определенный цикл необходимо предварительно задать соответствующее исходное состояние.
Таблица 11.4. Таблица истинности счетчика Джонсона, показанного на рис. 11.7.
QT Q? Qf QT QT^' QT^' QT"-' QT'^'l \QT Q? |
Qf Qr QT^^ (5^+1 Q3-+1 Qr^' |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
1 1 1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
o i l |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Поведение кольцевого счетчика может быть изображено с помо щью диаграммы состояний, приведенной на рис. 11.8.
Рис. 11.8. Диаграмма состояний счетчика |
Джонсона, показанного на |
рис. 11.7. В кружках стоят QT, Q?, |
Qf, Qf. |
