Лабораторная работа №7
Синтез и исследование RS-триггеров
Общие сведения
Триггер переходит из текущего состояния X на выходе к состоянию Q=0, при подаче на вход S нуля (единицы) и на вход R единицы (нуля), а при поступлении на вход S единицы (нуля) и на вход R нуля (единицы) триггер переходит к состоянию Q=l. При нулевых (единичных) значениях триггер должен сохранять старое значение. Четвертая входная комбинация считается не определенной, поскольку она приводит к одинаковому состоянию выходов триггера, тем самым нарушая условие взаимной инверсности последних.
В зависимости от того, сигналом какого уровня (0 или 1) осуществляется установка (сброс) выходного состояния триггера, различают RS-триггеры с прямыми и инверсными входами. В свою очередь то, какая комбинация (00 или 11) является неопределенной, зависит от того, на каких элементах (И-НЕ или ИЛИ-НЕ) построен триггер.
В таблице приведены состояния RS-триггера с инверсными входами для внутренней логики И-НЕ и логики ИЛИ-НЕ.
Таблица
Вход |
Выход |
||||
R |
S |
Логика И-НЕ |
Логика ИЛИ-НЕ |
||
Q |
|
Q |
|
||
0 |
0 |
Не определено |
Без изменения |
||
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Без изменения |
Не определено |
||
На рисунке 1 показаны внутренняя схема и условные графические обозначения (УГО) RS-триггера, построенного на логике И-НЕ. Условное обозначение В соответствует части рисунка, обведенной точками, т.е. RS-триггеру с инверсными входами, а обозначение А – всему рисунку, или RS-триггеру с прямыми входами.
Рис.1
Если вместо входных инверторов 1 и 2 (см. рис.3.2) использовать элементы И-НЕ и их не задействованные входы соединить вместе, получится синхронный RS-триггер со статическим управлением (синхронизируемый уровнем). Схема и условное обозначение приведены на рисунке 2.
Рис.2
Нетрудно убедиться, что при С=0 независимо от значении S и R выходы сохраняют старые значения и триггер находится в режиме памяти. При С=1 он функционирует, как асинхронный RS-триггер. Триггеры со статическим управлением называют, также "прозрачными", т.к. при активном уровне синхросигнала С информация с входов беспрепятственно проходит на выходы.
Задание
Собрать схему, показанную на рисунке 1 и соответствующую прямой входной логике.
Изменяя состояния сигналов S и R на входах схемы проверить соответствие выходных сигналов схемы приведенной таблице истинности.
Видоизменить собранную схему в соответствии с рисунком 2 и проверить ее работу в качестве синхронного «прозрачного» RS-триггера.
Лабораторная работа №8
Исследование сдвиговых регистров
Общие сведения
Регистр – это линейка из нескольких триггеров, в которой в отличие от счетчиков-делителей нет внутренних запрещающих обратных связей. Регистры применяются для накопления и сдвига данных.
В простейшем
сдвиговом регистре триггеры соединены
последовательно. Например, при
использовании в качестве основы регистра
динамических RSC-триггеров
выходы q и
предыдущего триггера передают бит
данных на входы R и S последующего. Все
тактовые входы С триггеров соединены
параллельно. При таком включении единица,
записанная в виде напряжений низкого
и высокого уровней по входам R и S первого
триггера, после подачи одного тактового
импульса перейдет во второй триггер,
затем во время следующего тактового
импульса она попадет в третий триггер
и так проследует далее, до конца регистра
(см. рисунок 1).
Рис.1
Аналогично продвигается по регистру многоразрядное слово: оно поразрядно вводится на входы R и S первого триггера. Простейший регистр имеет один вход и один выход – последовательные. Вход управления также единственный – тактовый. Если ко входу каждого триггера добавить разрешающую логику, можно получить дополнительные, так называемые параллельные входы одновременной загрузки байта в регистр. Здесь, как правило, используются дополнительные защелки, где фиксируются данные, поступившие на входы после прихода тактового импульса. В такую схему добавляется вход разрешения записи.
Можно предусмотреть также логическую схему параллельного отображения на выходах состояния каждого триггера:
Рис.2
Тогда после заполнения регистра от последовательного или параллельных входов, по команде разрешения выхода накопленное цифровое слово можно отобразить поразрядно сразу на всех параллельных выходах.
В качестве основы регистра также можно использовать динамические D- и универсальные JK-триггеры.
Задание
Для исследования работы сдвигового регистра следует собрать схему на основе динамических D-триггеров, показанную на рисунке 3.
Рис.3
В качестве источника сигнала С следует использовать генератор одиночных импульсов, установленный на стенде, или организовать работу от переключателя «0–1». В последнем случае рекомендуется установить защиту от дребезга контактов переключателя (пример схемы показан на рисунке 4).
Рис.4
Подавая на входы S триггеров соответствующие сигналы, обеспечить установление на выходах 1–3 регистра логической комбинации 1 0 0.
Составить таблицу последовательных выходных состояний регистра, включенного по схеме рис.3, моделируя подачу импульса на вход С.