Эрл Гейтс - Введение в электронику

Рис. 34–26. Хранение числа в сдвиговом регистре.

Одним из наиболее частых применений сдвигового регистра является преобразование данных из последовательной формы представления в параллельную, и наоборот. На рис. 34–27 показано как данные в параллельном коде могут быть загружены в сдвиговый регистр. Для работы с данными в параллельном коде входные данные предустанавливаются в сдвиговом регистре. Когда данные находятся в сдвиговом регистре, они могут быть последовательно выдвинуты, как было описано ранее.

Рис. 34–27. Загрузка данных в сдвиговый регистр при использовании параллельного входа.

Для преобразования данных из последовательной формы представления в параллельную, они сначала помещаются в сдвиговый регистр с помощью тактовых импульсов.

Когда данные находятся в сдвиговом регистре, выходы отдельных триггеров контролируются одновременно, и данные направляются по назначению.

Сдвиговые регистры могут выполнять арифметические операции, такие как умножение или деление. Сдвиг двоичного числа, хранящегося в сдвиговом регистре, вправо, дает такой же эффект, что и деление этого числа на некоторую степень 2. Сдвиг двоичного числа, хранящегося в сдвиговом регистре, влево, дает такой же эффект, что и умножение этого числа на некоторую степень 2. Сдвиговые регистры предоставляют простой и недорогой способ выполнения умножения и деления чисел.

Сдвиговые регистры часто используются для временного хранения данных. Сдвиговые регистры, используемые для хранения данных, способны хранить одно или более двоичных слов. Для сдвиговых регистров, применяемых для этих целей, существуют три требования: во-первых, он должен быть в состоянии принимать и хранить данные, во-вторых, быть способен находить и читать эти данные по команде и, в-третьих, когда данные прочитаны, они не должны быть потеряны. На рис. 34–28 изображены внешние цепи, позволяющие сдвиговому регистру читать и обслуживать данные, хранящиеся в нем. Когда на линии чтения/записи высокий уровень, она позволяет поместить в сдвиговый регистр новые данные. После того, как данные помещены в регистр, уровень на линии чтения/записи становится низким, открывая элемент 2, позволяющий данным перезаписаться во время их чтения.

Рис. 34–28. Внешние цепи сдвигового регистра для обслуживания и чтения данных.

34-3. Вопросы

1. Каковы функции сдвигового регистра?

2. Что является важной особенностью сдвигового регистра?

3. Из каких логических элементов состоят сдвиговые регистры?

4. Где чаще всего применяются сдвиговые регистры?

5. Какие арифметические операции может выполнять сдвиговый регистр, и как он их выполняет?

РЕЗЮМЕ

• Триггер — это бистабильный мультивибратор, на выходе которого может быть либо низкий, либо высокий уровень сигнала.

• Триггеры бывают следующих типов:

а. RS;

б. тактируемый RS;

в. D;

г. JK.

• Триггеры используются в цифровых цепях в качестве счетчиков.

• Защелка — это временный буфер памяти.

• Счетчик — это логическая цепь, которая может считать последовательность чисел или состояний.

• Один триггер может сосчитать последовательность из двух чисел, 0 и 1.

• Максимальное число двоичных состояний счетчика может зависеть от количества триггеров, содержащихся в счетчике.

• Счетчики могут быть либо синхронными, либо асинхронными.

• Асинхронные счетчики называют счетчиками пульсаций.

• Синхронные счетчики тактируют все каскады одновременно.

• Сдвиговые регистры используются для временного хранения данных.

• Сдвиговые регистры состоят из соединенных вместе триггеров.

• Сдвиговые регистры могут перемещать данные влево или вправо.

• Сдвиговые регистры используются для преобразования данных из последовательной формы представления в параллельную, и наоборот.

• Сдвиговые регистры могут выполнять умножение и деление.

Глава 34. САМОПРОВЕРКА

1. Опишите, как RS-триггер изменяет состояния с высокого на выходе Q на высокое на выходе Q -.

2. В чем главное отличие D-триггера от тактируемого RS-триггера?

3. Из каких компонентов состоит счетчик, и как он сконструирован?

4. Нарисуйте схему счетчика, который считает до 10 и после этого повторяет счет.

5. Чем сдвиговый регистр отличается от счетчика?

6. Какие функции выполняет и для чего может использоваться сдвиговый регистр?

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

• Описать функции шифраторов, дешифраторов, мультиплексоров, сумматоров, вычитающих устройств и компараторов.

• Различать схематические обозначения шифраторов, дешифраторов, мультиплексоров, сумматоров, вычитающих устройств и компараторов.

• Перечислить применения комбинационных логических схем.

• Начертить таблицы истинности для различных комбинационных логических схем.

Комбинационные логические схемы — это схемы, состоящие из комбинаций элементов И, ИЛИ, инверторов и образующие более сложные схемы. Выход комбинационных логических схем является функцией состояний их входов, типов использованных элементов и их соединений между собой. Наиболее часто встречающимися комбинационными логическими схемами являются шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры и арифметические схемы.

Шифратор— это комбинационная логическая схема, имеющая один или более входов и создающая многоразрядный двоичный выход. Шифрование — это процесс преобразования любого символа клавиатуры или числа, поданного на вход в кодированный выход в двоичном или двоично-десятичном коде.

На рис. 35-1 изображен десятично-двоичный шифратор, называемый шифратором на «4». Его функция состоит в преобразовании отдельной цифры (от 0 до 9), поданной на вход, в четырех разрядный двоичный код на выходе. Это означает, что если на клавиатуре нажата цифра 4, то на вход 4 будет подан высокий уровень, или 1, а на выходе появится 4-разрядный код 0100.

Рис. 35-1. Десятично-двоичный шифратор.

На рис. 35-2 изображен десятично-двоичный приоритетный шифратор. Функция приоритета означает, что если две клавиши нажаты одновременно, то шифратор выдаст двоично-десятичный код, соответствующий большей десятичной цифре. Например, если на шифратор подать одновременно цифры 2 и 5, то он выдаст двоично-десятичный код 0101, соответствующий цифре 5. Шифраторы этого типа встроены в одну интегральную микросхему и состоят примерно из 30 логических элементов.