Анализ функциональной структуры и синтез дискретных устройств: Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Теория дискретных устройств». Часть IV

Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

Кафедра автоматики и телемеханики

К.А.Бочков, Ю.Ф. Березняцкий

Анализ функциональной структуры

и синтез дискретных устройств

Методические указания для выполнения лабораторных работ

 по дисциплине «Теория дискретных устройств »

ЧАСТЬ IV

Одобрены методической комиссией электротехнического факультета

Белорусского государственного университета транспорта

Гомель 2000

УДК ХХХ.ХХХ.Х:ХХХ.ХХ (076.5)

Б 866

Б о ч к о в К.А.,  Б е р е з н я ц к и й Ю.Ф.

  Б 866  Анализ функциональной структуры и синтез дискретных устройств: Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Теория дискретных устройств »/ Белорус. гос. ун-т трансп. ¾ Гомель: БелГУТ, 2000. Ч. IV ¾ ХХ с.

Рассматриваются вопросы анализа функциональной структуры и синтеза дискретных устройств с применением программы «Электронная лаборатория»

Р е ц е н з е н т ¾ канд. техн. наук, доцент кафедры «Микропроцессорная техника и информационной - управляющие системы»

С.Н. Харлап

©К.А.Бочков, Ю.Ф.Березняцкий, 2000

Целью данного цикла лабораторных работ является изучение принципов построения, логической структуры и функциональных особенностей дискретных устройств на базе программы «Электронная лаборатория» (“Electronics Workbench”) фирмы “Interactive Image Technologies”, а также получение практических навыков анализа и синтеза дискретных устройств различного назначения.

В четвертой части методических указаний рассмотрены вопросы синтеза и анализа регистров, а также надежных комбинационных схем с проверкой правильности их функционирования.

Л а б о р а т о р н а я  р а б о т а  № 11

Изучение регистров

Ц е л ь  р а б о т ы. Изучить назначение, структуру, функциональные особенности и принцип действия регистров.

1 Cведения из теории

1.1 Определение, назначение и классификация регистров

Регистрами называются устройства, выполняющие функции приема, хранения, логической обработки и передачи информации. Информация в регистре хранится в виде числа (слова), представленного комбинацией сигналов "0" и "1". Каждому разряду числа, записываемому в регистр, соответствует свой разряд регистра. Обычно регистры выполняются на триггерах. Триггер с номером i является i-м разрядом регистра и представляет i-ый разряд двоичного слова х₁, х₂, х₃, ..., х_n, где х_i ( i = 1, 2, 3,..., n) - двоичное значение переменной данного разряда, равное 0 или 1. Число возможных состояний n-разрядного регистра равно 2ⁿ. Для сокращения записи двоичного числа, отображающего состояние регистра, иногда используется восьмеричное и шестнадцатиричное представление двоичных чисел. При этом регистр разбивается условно на трех- или четырехразрядные подрегистры. На рисунке 1 изображен регистр на триггерах и его обозначение на функциональных схемах.

В регистре могут выполняться следующие основные операции над n-разрядным входным кодом х1, x2, x3, ..., хn:

а) предварительная установка регистра;

б) прием и хранение кода числа х1, x2, х3, ..., хn из другого устройства;

в) передача кода числа из регистра в другое устройство (в сумматор, в запоминающее устройство, в другой регистр и т.д.);

г) сдвиг хранимого в регистре кода на один или несколько разрядов вправо или влево;

д) преобразование последовательного кода в параллельный и наоборот;

е) поразрядные логические операции. Схемы конкретных регистров могут выполнять лишь некоторые из указанных операций. В зависимости от назначения регистра в нем кроме основных элементов (триггеров) применяют различные логические схемы.

Классифицируются регистры по способу приема и выдачи кода числа (параллельные, последовательные, параллельно - последовательные), по количеству каналов передачи информации (парафазные и однофазные), по способу тактирования (однотактного и многотактного действия).

1.2 Выполнение операции установки

Операция установки служит для переключения регистра в фиксированное состояние. Установка регистра производится совокупностью сигналов управления, поступающих на установочные входы триггеров регистра. Обычно все триггеры регистра перед приемом кода числа устанавливают в положение "0" или "1". Однако не исключается и установка регистра в состояние, отличное от 000...0 или 111...1. Такую операцию часто называют предварительной установкой. При этом установочные входы триггеров объединяются в общую шину (рисунок 2), на которую подается управляющий сигнал (У).

Объединение установочных вводов в общую шину допускает однозначную установку триггеров, т.е. всегда в одно и то же состояние (Н-Р 000...0, рисунок 2). Для выполнения нескольких операций установки используют логические схемы.

1.3. Прием и выдача кодов в регистрах

Для приема любого кода числа х₁, х₂, х₃, ..., х_n и его выдачи применяются системы входных и выходных логических схем.