TC3.pdf

WICZENIE nr 3

LICZNIKI I REJESTRY

Politechnika Czstochowska

1.1 Cel wiczenia.

Celem wiczenia jest praktyczne poznanie układów liczników oraz rejestrów

zbudowanych przy pomocy prostych układów cyfrowych.

1.2 Wprowadzenie.

Liczniki s, obok rejestrów, typowymi układami funkcjonalnymi stosowanymi

powszechnie w ró

nego rodzaju układach cyfrowych i słu

do zliczania impulsów i

ciem

zegarowym (bez wej programujcych), który dzieli przez 2 czstotliwo impulsów

podawanych na to wejcie. W praktyce otrzymuje si go z przerzutników typu D lub JK,

połczonych tak jak na Rys. 1.

tania ich liczby. Podstawowym elementem licznika jest przerzutnik z wej

Rys. 1. Układy przerzutników D i JK.

Na Rys. 2. przedstawiono ogólny schemat blokowy licznika impulsów. Impulsy

zliczane podawane s na wejcie zliczajce licznika. Oprócz wejcia dla impulsów

zliczanych, licznik ma zazwyczaj ustawiaj

ce jego stan pocz

tkowy. Ustawianie

wszystkich przerzutników wchodz

cych w skład licznika, niezale

nie od ich aktualnych

Wyjcia równoległe

Wej

cie zliczaj

Licznik

(szeregowe)

Wejcie ustawiajce

(zerujce)

Rys. 2 Schemat blokowy licznika.

kady stan licznika powtarza si po n impulsach wejciowych. Licznik taki nazywa si

licznikiem modulo n . Pojemno licznika jest wyznaczona liczb wszystkich moliwych

stanów poszczególnych stopni (przerzutników).

Liczb k nazywa si długoci licznika. W celu umoliwienia łatwego

przekształcenia rónych kombinacji sygnałów wyjciowych na liczby dziesitne,

lon

pojemno

n , zwan

cyklem pracy licznika; oznacza to,

- 2 -

pami

stanów, w stan 0 nazywa si zerowaniem. Stan licznika (jego zawarto) okrelony jest

poprzez poziomy sygnałów poszczególnych jego stopni.

Licznik ma okre

Politechnika Czstochowska

poszczególnym stopniom licznika przyporzdkowuje si okrelone wagi i tak np. licznik

złoony z czterech stopni posiada kolejno wagi 1, 2, 4, 8.

Liczniki o pojemnociach

, 2

mona łczy ze sob otrzymujc licznik

o pojemno

* 2

eli wszystkie człony składowe licznika maj

pojemno

równ

2, to cały licznik

wszystkie człony składowe

licznika maj pojemno równ 10 to, cały licznik jest nazywany dekadowym, a jego

pojemno

n 2

; je

eli za

W pewnych przypadkach potrzebne s liczniki o zmiennej pojemnoci, zwane te

licznikami o programowanej pojemnoci. Zmian pojemnoci licznika realizuje si

dwoma sposobami. Pierwszy polega na zmianie struktury logicznej układu w funkcji

sygnałów sterujcych pojemnoci licznika, za drugi sposób - na zmianie stanu

pocz

wynosi

n 10

tkowego, od którego licznik rozpoczyna zliczanie impulsów po kolejnym

napełnieniu si

Licznik, którego zawarto zwiksza si pod wpływem impulsów podawanych na

wejcie zegarowe jednego (zazwyczaj pierwszego) przerzutnika, nazywa si licznikiem

asynchronicznym. Natomiast licznik, w którym impulsy zliczane podawane s na

wejcia zegarowe wszystkich jego przerzutników nazywa si licznikiem

synchronicznym.

Z kolei licznik, w którym impulsy zliczane podawane s

cia zegarowe

niektórych przerzutników nazywa si licznikiem asynchroniczno-synchronicznym.

Licznik, którego zawarto wzrasta w trakcie liczenia kolejnych impulsów nazywa si

licznikiem zliczajcym w przód (ang. Count Up), jeli natomiast zawarto licznika

maleje - licznikiem zliczajcym wstecz (ang. Count Down). Obydwa te liczniki okrela

na wej

jako liczniki jednokierunkowe. Dwukierunkowym lub rewersyjnym (nawrotnym)

jest licznik zliczaj

cy zarówno w przód jak i wstecz.

Podstawowymi parametrami liczników s: szybko działania i czas ustalania si ich

zawartoci. Szybko działania licznika okrela maksymalna dopuszczalna

czstotliwo impulsów zliczanych, za czas ustalania si jego zawartoci jest czasem

upływajcym pomidzy chwil pojawienia si impulsu wejciowego, a ustaleniem si

zawarto

cej danemu przypadkowi.

Maksymalny czas ustalania zawarto

ci licznika, odpowiadaj

czasów

propagacji wszystkich przerzutników, za w liczniku synchronicznym równy jest sumie

czasu propagacji 1 przerzutnika i czasów propagacji sygnału przez układy kombinacyjne

realizujce zbiór funkcji przełczajcych, okrelonych mianem przeniesie.

Licznik synchroniczny zawierajcy układ kombinacyjny wytwarzajcy odpowiednie

przeniesienia dla wej informacyjnych przerzutników w sposób równoległy nazywa si

licznikiem synchronicznym z przeniesieniem równoległym za

ci licznika asynchronicznego jest sum

licznik z układem

kombinacyjnym szeregowym nazywa si

licznikiem synchronicznym z przeniesieniem

szeregowym.

Liczniki oprócz wejcia zliczajcego i zerujcego mog mie równie wejcia

równoległe, słuce do wpisywania do nich dowolnej zawartoci pocztkowej.

Wpisywanie równoległe moe odbywa si niezalenie od zliczania - jest to tzw.

wpisywanie asynchroniczne; wpisywanie odbywaj

ce si

zgodnie z impulsami

taktuj

cymi licznik nazywa si

wpisywaniem szeregowym.

- 3 -

jest nazywany dwójkowym o pojemno

Politechnika Czstochowska

Rejestrem nazywamy układ cyfrowy słucy do przechowywania (pamitania)

informacji. Ze wzgldu na rodzaj działania, rejestry dziel si na pamitajce,

przesuwaj

ce i licz

ce. rejestr pami

taj

cy słu

y tylko do pami

tania okre

lonej liczby

czonych w ten

sposób, e informacja z kadego przerzutnika moe by przesłana do ssiedniego

przerzutnika. Rejestr przesuwajcy jest układem synchronicznym. Schemat blokowy

rejestru przesuwajcego przedstawia Rys. 3.

cy jest to zespół przerzutników poł

Wyj cia równoległe

Impulsy zegarowe

Wej cie szeregowe

Kierunek przesuwu

Wpis równoległy

Wyj cie

szeregowe

Rejestr

Wej cia równoległe

Rys. 3 Schemat blokowy rejestru przesuwaj

cego.

Rejestr liczcy jest to układ złoony z rejestru przesuwajcego oraz obwodu

sprzenia zwrotnego generujcego sygnał podawany na wejcie szeregowe rejestru.

Sygnał ten jest funkcj

sygnałów wej

ciowych rejestru przesuwaj

cego. Schemat

blokowy rejestru licz

cego przedstawia Rys. 4.

Wyj

cia równoległe

Układ

kombinacyjny

Wejcie

Impulsy zegarowe

Rejestr

przesuwaj

Rys. 4 Schemat blokowy rejestru licz

cego.

Najczciej stosowanymi rejestrami liczcymi s: licznik piercieniowy i licznik

Johnsona.

Ze wzgldu na sposób wprowadzania informacji rejestry dziel si na:

rejestry szeregowe - umoliwiajce wprowadzenie i wyprowadzenie informacji

kolejno bit po bicie (SISO),

rejestry równoległe, umoliwiajce wprowadzanie i wyprowadzanie informacji

jednoczenie do wszystkich i ze wszystkich pozycji rejestru (PIPO),

szeregowo-równoległe (SIPO), umoliwiajce szeregowe wprowadzanie i równoległe

wyprowadzanie informacji,

równoległo-szeregowe (PISO), umoliwiajce równoległe wprowadzanie i szeregowe

wyprowadzanie informacji.

- 4 -

bitów informacji. Rejestr przesuwaj

Politechnika Czstochowska

Rejestry szeregowe charakteryzuj si moliwociami przesuwania wprowadzonej

informacji w prawo lub w lewo - rejestry jednokierunkowe, bd te zarówno w prawo

jak i w lewo - rejestry rewersyjne, dwukierunkowe.

Z zespołu rejestrów równoległych budowane s

sto pami

ci buforowe, słu

długo rejestru, równa liczbie n jego przerzutników,

szybko pracy rejestru (dla rejestru szeregowego bdzie to maksymalna

dopuszczalna czstotliwo impulsów przesuwajcych, przy której nie nastpuje

zniekształcenie informacji zawartej w rejestrze).

1.3 Pytania sprawdzaj

ce.

ciowych, przy której jest jeszcze

prawidłowy przebieg zliczania w liczniku asynchronicznym.

4) Ile wynosi maksymalny czas ustalenia zawartoci licznika asynchronicznego oraz

synchronicznego?

5) Omówi stosowane sposoby zmiany pojemnoci licznika.

6) Przedstawi podział rejestrów.

7) Omówi

maksymaln

stotliwo

impulsów wej

rejestry przesuwaj

ce.

8) Omówi

działanie rejestrów licz

cych.

9) Omówi rejestry liniowe.

1.4 Opis układu pomiarowego.

Na stanowisko laboratoryjne naley nałoy płyt czołow zatytułowan „Liczniki i

rejestry”. Układ składa si z czterech przerzutników, przy czym w zalenoci od

ustawie przełczników NOT, ROW i REJ kady z przerzutników jest reprezentowany

przez układy przedstawione w „Programie

wiczenia”.

Rys. 5 Schemat pojedynczego przerzutnika.

i Q z kadego przerzutnika wprowadzono pewn modyfikacj w postaci układu 3

bramek na wyj

liczb

wyprowadze

i niemo

jednoczesnego wyprowadzenia wyj

ciu ka

dego przerzutnika umo

liwiaj

realizacje liczników licz

cych

cia Q , które jest

wykorzystywane w wiczeniu do tworzenia liczników zliczajcych wstecz, wejcie

ROW załcza przeniesienie szeregowe, a wejcie REJ słuy do zanegowania wejcia K

przerzutnika wykorzystywanego w rejestrach. Takie wykorzystanie przerzutnika do

cie NOT słu

y do uzyskania wyj

- 5 -

ce do

przechowywania informacji podawanej w sposób równoległy. Parametrami

charakteryzujcymi rejestry s:

1) Jak mona podzieli liczniki ze wzgldu na kierunek zliczania?

2) Jakie liczniki nazywamy asynchronicznymi, a jakie synchronicznymi?

3) Okre

Na Rys. 5 przedstawiono schemat pojedynczego przerzutnika. Ze wzgldu na

ograniczon

wstecz i rejestrów. Wej

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: