Дослідження роботи регістрів

Ціль роботи - вивчення принципу роботи, методів синтезу регістрів, виконаних на основі мікросхем малого та середнього ступеня інтеграції, придбання навиків і уміння складання та перевірки працездатності регістрових схем.

В програму роботи входить дослідження роботи регістрів на логічних елементах і тригерах, а також дослідження різноманітних режимів інтегральної мікросхеми універсального регістру К155ІР13.

Теоретичні відомості

 

Теоретичні відомості приведені в літературі (1, 2, 3, 4, 6, 7). На рис. 4.1 приведена схема накопичувального регістру. Входи DІ1, DІ2, DІ3, DІ4 називаються інформаційними входами регістру. На ці входи подається інформація у вигляді "нулів" і "одиниць", що підлягає запису. Запис інформації відбувається після подачі на тактові входи С тригерів регістру імпульсу від ГТІ або ГОІ. Перед подачею інформації регістр треба привести у вихідний стан (обнулити). Для цього вхід "СБРОС" регістру короткочасно з'єднати з нульовою шиною стенду. Як правило, накопичувальні регістри використовуються в схемах, де здійснюється запис паралельного коду в регістр.

 

 

Рисунок 4.1 – Накопичувальний регістр

 

На рис. 4.2 приведена схема регістру зсуву. Такий регістр служить для послідовного запису інформації, що надходить символ за символом на інформаційний вхід D. Перед початком роботи регістр зсуву обнуляється шляхом короткочасної подачі рівня логічного нуля на вхід R мікросхеми DD6. Запис кожного символу інформації в регістр здійснюється в 2 кроки - спершу на вхід D подається символ (0 або 1), а після цього на тактовий вхід С подається імпульс від ГТІ або ГОІ. При цьому проводиться запис в 1-й тригер регістру першого символу інформації. При запису наступного символу, попередній автоматично перезаписується в наступний тригер, а в перший тригер регістру записується новий інформаційний символ. Якщо виникає необхідність зсуву записаної в регістр інформації із наступною його очисткою, необхідно на вхід D подати рівень логічного нуля, а після цього на тактовий вхід регістру С подати чотири імпульси від ГТІ або ГОІ. Виходом регістру при цьому є вихід D04 мікросхеми DD9.

 

 

Рисунок 4.2 – Регістр зсуву

 

На рис. 4.3 представлена схема універсального регістру. Інформацію в такий регістр можна заносити в послідовному чи паралельному коді, а також здійснювати і її зсув. Перед записом інформації необхідно здійснювати скид регістру шляхом короткочасної подачі рівня логічного нуля на вхід R регістру. Для паралельного запису інформації в регістр на входи D11-D13 подається інформація (0 або 1), яку необхідно записати в регістр, що здійснюється в момент подачі на вхід Ewr (короткочасно) рівня логічної одиниці. Інформація записується по входам S тригерів DD6-DD8 регістру.

 

 

Рисунок 4.3 – Універсальний регістр

 

 

На рис. 4.4 зображені схеми підключення універсального регістру К155ІР13. Такий регістр може працювати в декількох режимах. Режим роботи регістру визначається кодом, поданим на керуючі входи регістру М01, М02. Якщо на ці входи регістру буде подана комбінація символів "10" - регістр працює в режимі послідовного прийому інформації. При цьому на вхід D регістру послідовно подаються інформаційні символи, а на вхід С після кожного інформаційного символу подається тактовий імпульс. Запис кожного символу інформації здійснюється по перепаду із 0 в 1 тактового імпульсу. В такому режимі інформація направляється до виходу мікросхеми (зверху вниз, або зліва на право).

 

 

Рисунок 4.4 – Схеми підключення універсального регістру

 

В режимі послідовного запису інформації код керуючого слова на входах М01 і М02 - “01". Інформація буде записуватися зі зсувом від сьомого виходу до нульового (знизу вверх - справа наліво). Очистка регістру К155ІР13 здійснюється короткочасною подачею рівня логічного нуля на вхід R.

При паралельному запису інформації в регістр код керуючого слова - М01 і М02 – “11”. Інформація по входам D0-D7 записується в регістр при надходженні на вхід С перепаду напруги з 0 в 1. Часові діаграми роботи універсального регістру наведені на рис. 4.5.

 

Завдання і порядок виконання роботи

 

1. Вивчити роботу регістрів на інтегральних елементах. З існуючих на стенді логічних елементів і інтегральних тригерів скласти схеми регістрів. Користуючись довідником по інтегральним мікросхемам (7), проставити номери виводів мікросхем на складених схемах.

 

 

Рисунок 4.5 – Часові діаграми роботи універсального регістру

 

Надати умовне графічне зображення (УГЗ) складених схем регістрів у вигляді функціонально закінчених мікросхем з відповідними позначками входів і виходів на основних і допоміжних полях УГЗ. Надати часові діаграми роботи регістрів, що досліджуються.

2. Зібрати послідовно схеми регістрів. Подати на їх входи відповідні інформаційні і керуючі сигнали. По результатам досліджень замалювати одержані осцилограми, скласти часові діаграми і порівняти їх з раніше складеними при підготовці до роботи.

3. Подати на входи інтегрального регістру К155ЕР13 відповідні інформаційні і керуючі сигнали і провести дослідження всіх режимів його роботи. Замалювати одержані осцилограми. Надати часові діаграми роботи регістру і порівняти їх з раніше складеними при підготовці до роботи.

Зміст звіту

У звіті повинні бути представлені схеми регістрів, часові діаграми і таблиці станів, що ілюструють їх роботу, виміряні параметри, результати досліджень, висновки.

 

 

Лабораторна робота №5