Изучение принципов работы и использования регистров

Лабораторная работа № 4

ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ и использования регистров

Цель работы: изучить принципы работы и способы применения регистров.

Порядок выполнения работы

Проектирование преобразователя параллельного кода в последовательный.

Для передачи информации по минимальному числу проводов широко используются последовательные интерфейсы. В этом случае осуществляется интерфейсным блоком приём параллельного кода многоразрядного двоичного числа и передача затем полученного числа по одному проводу поразрядно. Для этого используется микрооперация сдвига принятого числа. При n разрядах исходного числа передача последовательного кода осуществляется за n периодов синхросигналов, осуществляющих сдвиг информации. Выходом преобразователя является последний разряд регистра.

Для выполнения данного пункта необходимо использовать микросхему К155ИР1, условное обозначение которой предложено на рисунке 30,а.

Подключите к информационным входам и входу режима работы E микросхемы К155ИР1 тумблеры для формирования логических уровней, а на объединённые входы синхронизации C подайте сигнал от кнопки стенда. Выходы микросхемы подключите к логическим индикаторам для контроля поведения регистра. Выходом преобразователя является разряд RG0, на котором формируется последовательный код.

Установите на информационных входах D[3/0] предложенное в таблице 13 число и при произвольном исходном состоянии регистра с помощью кнопки синхронизации, тумблера управления входом E и тумблера управления входом последовательного приёма информации D3> имитируйте показанные на рисунке 32 входные сигналы. В процессе формирования сигналов постройте временные диаграммы для всех выходов регистра. Объясните наблюдаемые сигналы, указав стрелками причинно-следственные связи. Укажите режимы работы регистра в разные моменты времени и убедитесь в том, что за 4 импульса синхронизации в режиме сдвига происходит формирование последовательного кода на выходе RG0..

Таблица 13

Вариант
D[3/0]
Вариант
D[3/0]

 

Рис. 32. Временные диаграммы управляющих сигналов

Измерение времени задержки информации в регистре.

Ставится задача измерения задержки сигнала в регистре при записи: от спадающего фронта синхросигнала до появления нового состояния на выходе одного из разрядов регистра. Для решения проблемы необходимо на выбранном входе регистра сформировать сигнал, который будет менять своё состояние на противоположное с приходом каждого синхроимпульса. Для этой цели можно использовать генераторы стенда или организовать требуемый процесс, используя возможности самого регистра и дополнительных логических элементов. Один из возможных вариантов подготовки регистра к измерению задержки предлагается.

Выберем один из выходов регистра и подключим к нему вход инвертирующего элемента, выход которого подключим к соответствующему этому выходу входу при параллельной загрузке. Установим режим параллельного приёма информации. Подадим на вход синхронизации импульсы с генератора стенда. Подключим каналы осциллографа к входу синхросигнала и к выходу регистра и измерим задержку по обоим выходным фронтам. Объясните работу схемы в этом случае и поместите результаты в отчёт.

Проектирование счётчика на базе накапливающего сумматора.

Превратите накапливающий сумматор в четырёхразрядный счётчик, который при подаче каждого импульса на синхронизирующий вход C выполняет предложенную в таблице 14 микрооперацию. Поясните работу счётчика временными диаграммами при произвольном исходном состоянии регистра и подаче двух импульсов синхронизации. Объясните предложенные временные диаграммы.

Таблица 14

Вариант
мко	RG=RG+3	RG=RG-3	RG=RG+2	RG=RG-2	RG=RG+1	RG=RG-1
Вариант
мко	RG=RG+4	RG=RG-4	RG=RG+5	RG=RG-5	RG=RG+6	RG=RG-6

мко – микрооперация

6*. Проектирование реверсивного счётчика

Используя схему накапливающего сумматора, на входах B предложите комбинационную схему, которая в зависимости от состояния дополнительного сигнала управления превращает схему в суммирующий или в вычитающий счётчик. Счёту подлежат импульсы, поступающие на вход синхронизации регистра. В режиме суммирования каждый синхроимпульс должен увеличивать состояние регистра на единицу (выполняется микрооперация RG:=RG+1), а в режиме вычитания – уменьшать на два (выполняется микрооперация RG:=RG-2). Определите, какой уровень сигнала надо подать на вход режима работы микросхемы регистра. Смоделируйте всю схему на компьютере с дополнительным управляющим входом, опишите поведение и постройте временные диаграммы работы.

Контрольные вопросы

1. Что такое регистр?

2. Есть ли отличия в условном обозначении регистра в зависимости от того, реализован регистр на триггерах с динамическим управлением или на двухступенчатых триггерах?

3. Отличаются ли сдвигающие регистры по направлению сдвига схемотехнически?

4. Чем отличается комбинационный сумматор от накапливающего сумматора?

5. С какой целью может использоваться вход переноса в младшем разряде сумматора при выполнении алгебраического суммирования?

6. Если в регистре накапливающего сумматора ноль, а на входе сумматора число N, то какое число будет непосредственно на выходах комбинационного сумматора после записи числа N в регистр?

 

 

Лабораторная работа № 5

Порядок выполнения работы

Лабораторная работа № 4

ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ и использования регистров

Цель работы: изучить принципы работы и способы применения регистров.