2 Rejestry
Rejestry są układami zbudowanymi z przerzutników,
służącymi do zapamiętywania (przechowywania) informacji zapisanej w postaci cyfrowej. W zależności od typu rejestru informacja może być zapisywana w sposób szeregowy (bit po bicie w takt sygnału zapisującego) lub równoległy (całe słowo wejściowe jest zapisywane w chwili wyznaczonej przez sygnał zapisujący). Również odczyt zapisanej informacji może się odbywać w sposób szeregowy bądź równoległy. Ze względu na sposób wprowadzania i wyprowadzania informacji rejestry dzielą się na :-
równoległe ; zapis i odczyt odbywa się w spsób równoległy-szeregowe
; zapis i odczyt odbywa się w sposób szeregowy-
szeregowo-równoległe ; zapis odbywa się w sposób szeregowy, a odczyt w sposób równoległy-
równoległo-szeregowe ; zapis odbywa się w sposób równoległy, a odczyt w sposób szeregowy.2.1 Rejestry równoległe
Są to najprostsze rejestry gdyż nie wymagają żadnych połączeń między tworzącymi je przerzutnikami. Z tego też względu są często budowane z indywidualnych przerzutników. Liczba zastosowanych przerzutników musi być równa długości słowa , które ma być zapamiętane.
rys.2.1 Schemat rejestru równoległego 4 bitowego
Informacja z wejść równoległych jest wpisywana do rejestru w chwili zmiany sygnału zegarowego z 0 na 1 lub odwrotnie. Po zapisaniu informacja pojawia się od razu na wyjściach rejestru i nie ulega zmianie do następnego zapisu lub wyzerowania układu. Rejestry równoległe znalazły m.in. zastosowanie w układach wyświetlania informacji z liczników. Pełnią one rolę bufora między licznikiem i transkoderem wskaźników. Dzięki temu w czasie, gdy licznik zlicza impulsy wejściowe, wskaźniki są sterowane w dalszym ciągu poprzednią wartością. Eliminuje się w ten sposób przykre migot
anie. Po zakończeniu zliczania nową wartość należy przepisać z licznika do bufora.2.2 Rejestry przesuwające
Rejestr przesuwający jest szeregowym połączeniem przerzutników D lub JK (rys.2.2 i 2.3).
rys.2.2 Rejestr z przerzutników D
rys.2.3 Rejestr z przerzutników JK
Rejestr przesuwający spełnia funkcję rejestru szeregowego. Umożliwia on przesuwanie zapamiętanej w nim kombinacji zer i jedynek w prawo lub w lewo. Na wejściu C jest podawany sygnał zegarowy, powodujący przesuwanie zawartości rejestru w prawo, a więc wpisywanie do każdego przerzutnika stanu przerzutnika poprzedniego. Do pierwszego przerzutnika Q
0 zostaje wpisany sygnał wejściowy X. Sygnały na wejściu X reprezentujące kolejne bity wpisywanej do rejestru liczby są zmieniane synchronicznie z zegarem C.Przykład: X=1011
Stany rejestru po każdym cyklu zegara (przesuw w prawo) :
Q0 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2.3 Rejestry liczące
Rejestry liczące są to rejestry przesuwające ze sprzężeniem zwrotnym , w których sygnał podawany na wejście szeregowe X jest funkcją wyjść Q przerzutników rejestru.
Rejestr przesuwający zamknięty w pierścień (sprzężenie zwrotne z wyjścia ostatniego przerzutnika na wejście pierwszego), w którym krąży tylko jedna jedynka lub jedno zero, przesuwając się na sąsiednie wyjście po kolejnym impulsie zegarowym nosi nazwę licznika pierścieniowego . Licznik pierścieniowy zawierający N przerzutników ma pojemność równą N. Może pełnić funkcję tzw. rozdzielacza tj. rozdzielać impulsy zegarowe na kolejne wyjścia. Może też zastępować licznik z dekoderem. Licznik pierścieniowy samokorygujący ma sprzężenie zwrotne typu :
X=(Q0 + Q1+ ... Q n-1)'= Q0' Q1'...Q n - 1'
W liczniku takim krąży tylko jedna jedynka , nie wymaga on ustawienia w stan początkowy. Sprzężenie zwrotne może być dokonane za pomocą bramki NOR lub NAND (rys.2.4).
rys.2.4 Licznik pierścieniowy samokorygujący
2.4 Blok kontrolny
Ćwiczenia za pomocą programu symulacyjnego Electronics Workbench (punkty od 1-4) :
1. Sprawdź działanie rejestru równoległego i przesuwającego.
2. Sprawdź działanie licznika pierścieniowego samokorygującego, w którym krąży jedynka.
3. Zbuduj licznik pierścieniowy samokorygujący, w którym krąży trwale jedno zero.
4. Przebadaj rejestr przesuwający ze sprzężeniem zwrotnym w negacji ostatniego wyjścia na wejście (licznik Johnsona).
5. W pracowni techniki cyfrowej przebadaj funkcje rejestu ?95.
Wiadomości do zrozumienia i zapamiętania :
Rodzaje i własności rejestrów , rejestry ze sprzężeniem zwrotnym i ich zastosowanie.