Временные диаграммы сигналов

3. Триггер RS-типа в интегральном исполнении на ИМС
типа К155 ТМ2

Схема RS-триггера берется из справочника по интегральным микросхемам.

4. Тактируемый D-триггер

Условное обозначение D-триггера

D-триггер переходит в состояние Q =1, если в момент прихода синхронизирующего сигнала С=1 на его информационном входе сигнал D=1. В этом состоянии триггер остается и после снятия сигнала на входе D до прихода очередного синхронизирующего сигнала, возвращающего триггер в состояние Q =0.

D-триггер получил название от слова delay – задерживать.

Сигнал на выходе Q в такте n+1 повторяет сигнал, который был на входе D в предыдущем такте n.

Свойства D-триггера: он запоминает и хранит на выходе Q сигнал, который находится на входе D в момент спада импульса С.

Работа проводится на плате П2 с технологическими картами II-1 – II-4. На этих каратах изображены принципиальные схемы триггеров RS-типа на элементах ИЛИ-НЕ (II-1), И-НЕ (II-2) в интегральном исполнении на ИМС типа К155ТМ2, на карте II-4 – схема D-триггера на ИМС типа К155ТМ2.

При домашней подготовке:

1. Зарисовать схемы RS-триггеров, выполненных на логических элементах И-НЕ и ИЛИ-НЕ.

2. Добавляя необходимые логические элементы к RS-триггеру, получить и зарисовать схемы синхронного RS-триггера, D-триггера, Т-триггера.

3. Нарисовать временные диаграммы, иллюстрирующие работу перечисленных типов триггеров.

4. Продумать формы отчетных таблиц.

При выполнении работы:

1. Для каждого устройства составить таблицу изменений состоя­ний в зависимости от входных сигналов (таблицы должны содержать все возможные комбинации входных сигналов). Проанализировать ре­жимы работы триггеров (режим хранения, записи, запрещенный ре­жим).

2. Для тактируемого D-триггера по полученной таблице составить временную диаграмму напряжений на выходе Q по известным сигна­лам на входах D и С.

3. Провести эксперимент, подтверждающий, что запись информа­ции в D-триггер (карта II-4) происходит по фронту синхроимпульса.

4. Предложить схему изменений на плате П2, превращающей D-триггер в Т-триггер – (установить перемычку между У1 и Х2).

5. Исследовать работу Т-триггера.

При защите лабораторной работы:

1. Объяснить назначение и применение исследуемых схем, их работу, полученные результаты.

2. Объяснить назначение R-, S-, D-, С-, Т-входов триггеров. Знать, что такое активный уровень. Почему RS-триггер на элементах 2И-НЕ называют триггером с инверсными входами?

3. Уметь объяснить отличия синхронных и асинхронных три­ггеров, статических и динамических. Уметь объяснить характер "за­прещенного" состояния в RS-триггере и методы его устранения в ос­тальных типах триггеров.

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО, ПАРАЛЛЕЛЬНОГО

И УНИВЕРСАЛЬНОГО РЕГИСТРОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследовать последовательный регистр сдвига на D-триггерах, параллельный кольцевой регистр сдвига на JК-триггерах

Ход работы

Микросхема К155ИР1 представляет собой четы-рехразрядный сдвиговый регистр, где S1 – последова-тельный вход данных; D0-D3 – 4 параллельных входа; Q0-Q3 – 4 выхода; C1, C2 – 2 тактовых входа; РЕ – вход разрешения параллельной загрузки (для выбора режима работы регистра).

При наличии 1 на разрешается работа тактовому входу (параллельный режим).

При подаче отрицательного перепада тактового импульса в регистр загружаются данные от параллельного входа D0 – D3.

При наличии 0 на – разрешается работа тактовому входу .

Отрицательные фронты последовательности тактовых импульсов сдвигают данные от последовательного входа S1 на выход Q0, Q1, Q2, Q3, т.е. вправо. Сдвиг влево может происходить, если соединить: Q3 ® D2, Q2 ® D1, Q1 ® D0. Направление на входе можно менять только если на и подать 0.

Тактовая частота f_max = 25 МГц.

Регистр служит для накопления и сдвига данных (линейка из нескольких триггеров).

Ниже показана таблица истинности четырехразрядного параллельного кольцевого регистра сдвига.

Входы	Выходы
Номер строки	Очистка	Параллельная загрузка данных	Номер тактового импульса	ТА	ТВ	ТС	ТD
А	В	С	D	А	В	С	D
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1	1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	0 0 0 1 2 3 4 5   6 7 8 9 10	1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0	1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0	1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1	0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1

Схема одного из наиболее типичных регистров сдвига реализована на четырех D-триггерах. Такой регистр называется четырехразрядным регистром сдвига, поскольку он позволяет хранить 4 двоичных разряда данных А, В, С, D.

Другой способ загрузки – параллельный. При этом все информационные биты (разряды) вводятся в регистр одновременно. При приходе тактового импульса информация сдвигается, причем последний бит информации не теряется благодаря наличию обратной связи. Он заносится на место первого бита. Такой регистр сдвига называют кольцевым. Ниже приведена схема четырехразрядного параллельного регистра сдвига.

Таблица истинности для четырех разрядного параллельного регистра имеет вид:

Входы	Выходы
Номер строки	Очистка	Данные	Номер тактового импульса	ТА	ТВ	ТС	ТD
А	В	С	D
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0	0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0	0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0	0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0	0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0	0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0

Работа ведется на картах II-5, II-6 и III-2, III-3 с платами П-2 и П-3.

При домашней подготовке:

1. Зарисовать внутренние логические структуры четырехразрядных параллельного и последовательного регистров. Про­анализировать их работу, проиллюстрировать либо таблицами сос­тояний, либо временными диаграммами.

2. Зарисовать цоколевку универсального сдвигового ре­гистра К155ИР1. Выяснить и записать назначение всех входов и выхо­дов данной микросхемы.

3. Продумать и зарисовать рабочие схемы для исследования 2-х разрядных параллельного и последовательного регистров на микросхе­ме К155ТМ2, 4-х разрядных параллельного и последовательного реги­стров на микросхеме К155ИР1, преобразователей последовательного кода в параллельный и наоборот на микросхеме К155ИР1.

4. Разрабо­тать форму отчетных таблиц.

При выполнении работы:

1. С помощью карт исследовать двухразрядный параллельный и 2-х разрядный последовательный регистры, составить таблицы зависимо­сти выходных состояний от сигналов на входах.

2.Исследовать работу четырехразрядного параллельного и четы­рехразрядного последовательного регистров на микросхеме К155ИР1 (карты III-1 и III-2). При этом числа, записанные в регистр, анали­зировать в двоичной и шестнадцатиричной системах счисления. Нау­читься записывать в регистры любые заранее заданные двоичные, дво­ично-десятичные и шестнадцатиричные числа.

3. Исследовать работу универсального сдвигового регистра в ре­жиме преобразования формы представления чисел из последо­вательной в параллельную и наоборот по карте III-3. Часть схемы, от­носящуюся к сумматору (D2) и дешифратору (D3), не анализировать.

При защите лабораторной работы:

1. Объяснить назначение регистров в цифровых устройствах.

2. Показать сходства и отличия во внутренней структуре, в логике работы параллельных и последовательных регистров.

3. Знать с какой целью и каким образом производят преоб­разование формы представления чисел из последовательной в па­раллельную и наоборот.

Лабораторная работа № 4

СЧЕТЧИКИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследовать работу счетного, кольцевого, суммирующего и вычитающего счетчиков