Thyratronový posuvný registr. Použití posuvných registrů. SHCP – hodinový vstup

1. Obsah

2. Úvod ……………………………………………………………………………………… 2

3. Přehled literárních zdrojů ………………………………… 3

3.1. Obecná informace o registrech ……………………………………… 3

3.2. Obecné informace o spouštěčích……………………………….. 6

3.3. Posunové registry ………………………………………….. 12

3.4. Univerzální registry …………………………………………. 20

4. Vývoj obvodu posuvného registru ………………………………… 24

4.1. Prvotní údaje ………………………………………………… 24

4.2. Postup pro vývoj posuvného registru ………………………………… 24

4.3. Vývoj čtyřfázového posuvného registru ………………………… 25

5. Závěr…………………………………………………………………. 27

6. Seznam literatury …………………………………. 28


2. Úvod

Registry– nejběžnější součásti digitálních zařízení. Operují s mnoha souvisejícími proměnnými, které tvoří slovo. Se slovy se provádí řada operací: přijímání, vydávání, ukládání, posouvání v bitové mřížce, bitové logické operace.

K posunu se používají posuvné (sekvenční) registry n-bitová čísla v jednom směru. Navíc je lze použít k posunu nečíselných informací.

Posuvné registry se používají jako paměťová zařízení, jako převodníky sériového kódu na paralelní, jako zpožďovací zařízení a čítače impulsů (použití posuvných registrů jako čítačů je však značně neekonomické).

3. Přehled literárních zdrojů

3.1. Obecné informace o registrech

Registry se skládají z bitových obvodů, které obsahují klopné obvody a nejčastěji i logické prvky. Působí jako jeden celek.

Podle počtu proměnných přenosových linek se registry dělí na jednofázové a parafázové a podle systému synchronizace na jednocyklové, push-pull a vícecyklové. Hlavním klasifikačním znakem je však způsob příjmu a výdeje dat. Na tomto základě rozlišují paralelní (statický) registry, sekvenční (posunující se) A paralelně-sériový .

V paralelních registrech jsou slova přijímána a vydávána ve všech bitech současně. Ukládají slova, která lze podrobit bitovým logickým transformacím.

V sekvenčních registrech se slova přijímají a vydávají číslici po číslici. Říká se jim posouvání, protože časovací signály při vstupu a výstupu slov je posouvají v bitové mřížce. Posuvný registr může být nereverzibilní (s jednosměrnými posuvy) nebo reverzibilní (se schopností posuvu v obou směrech).

Sériově-paralelní registry mají vstupy a výstupy sériového i paralelního typu. K dispozici jsou možnosti se sériovým vstupem a paralelním výstupem (SIPO, Serial Input – Parallel Output), paralelním vstupem a sériovým výstupem (PISO, Parallel Input – Serial Output) a také možnosti s možností libovolné kombinace způsobů příjmu a výdeje slova.

V paralelních (statických) registrech mezi sebou bitové obvody nekomunikují. Společné pro bity jsou obvykle obvody hodin, obvody reset/set, výstupní nebo přijímací povolení, tedy řídící obvody. Příklad obvodu statického registru postaveného na klopných obvodech typu D s přímými dynamickými vstupy, které mají resetovací vstupy R a výstupy třetího stavu řízené signálem EZ, je znázorněn na Obrázek 1 .

Obrázek 1. Schéma statického registru (a) a jeho konvenční grafické označení (b)

Moderní obvodová technika se vyznačuje konstrukcí registrů na klopných obvodech typu D, převážně s dynamickým řízením. Mnohé mají výstupy s třetím stavem. Některé registry jsou klasifikovány jako vyrovnávací registry, to znamená, že jsou navrženy pro práci s velkými kapacitními a/nebo nízkými odpory. aktivní zátěže. Tím je zajištěn jejich provoz přímo na dálnici (bez dalších obvodů rozhraní).

Statické registry se používají k vytváření bloků paměti registrů – souborů registrů.

Hlavní funkce registrů:

1) Datové úložiště,

2) Příjem informací,

3) Vydávání informací,

4) Informační posun,

5) Převod kódu,

6) Nastavení požadovaného čísla na nulu nebo jedničku,

7) Bitové logické operace: disjunkce, konjunkce, sčítání modulo 2.

3.2. Pochopení spouštěčů

Spouštěče – velká třída elektrických zařízení, což mu umožňuje setrvat v jednom ze dvou (nebo více) stabilních stavů po dlouhou dobu a střídat je pod vlivem vnějších signálů (jako výsledek regeneračního procesu (proces přechodu v elektrický obvod, na které se vztahuje PIC)).

Spouštěč je pulzní logické zařízení s pamětí (paměťový prvek – západka).

Existuje více než tucet různých integrálních spouštěčů. Jejich klasifikace je založena na:

Funkční znak

Metoda zápisu informací do spouštěče.

Na základě funkčních charakteristik se rozlišují spouštěče T, JK, RS, D, kombinované spouště (TV, DV, E, R) atd.

Podle způsobu záznamu (příjem) informací se rozlišují:

8) Asynchronní spouštěče:

a) s vnitřním zpožděním;

b) řízena úrovní vstupního impulsu;

9) Synchronní spouštěče (taktované):

a) s vnitřním zpožděním;

b) řízena úrovní časovacího impulsu:

Jednocyklové působení (jednostupňové);

Vícenásobná akce.

Informace se zapisují do taktovaných spouštěčů pouze tehdy, když je aplikován aktivační hodinový impuls. Takové spouštěče se dělí na úroveň řízené (pro činnost je nutná určitá úroveň signálu) a hranové řízené (nezávisí na úrovni signálu, důležitá je jeho přítomnost) časovacího impulsu. Hodinové impulsy se někdy také nazývají synchronizační, výkonné nebo povelové signály (obvykle se ve schématech označují písmenem C - Clock).

Dynamický vstup může být přímý nebo inverzní. Přímé dynamické řízení umožňuje přepínání při změně hodinového signálu z nuly na jedničku (). Inverzní dynamické řízení - změna hodinového signálu z jedné na nulu ().

Ovládání hrany časovacího impulsu:

Řízení útlumu časovacího pulsu:

Ovládání horní úrovně časovacího impulsu:

Ovládání spodní úrovně časovacího impulsu:

Taktované spouštěče s vnitřním zpožděním (spouštěné po skončení signálu) jsou zpravidla jednokoncové. Vícecyklové spouští palbu po n- nogo impuls.

Spouštěč RS má dva informační vstupy: S (Set) a R (Reset). Současná aplikace signálů S a R není povolena. Na Obrázek 2 ukazuje synchronní spouštění RS spouštěné hranou časovacího signálu.

Obrázek 2 Synchronní RS spoušť

Nejjednodušší spouštěč RS má kromě vstupů také dva výstupy. Výstupy indikují Q A . Výstup Q nazývaný přímý, a - inverzní. Úrovně napětí na obou výstupech jsou vzájemně inverzní: pokud je signál Q= 1, pak = 0, nebo pokud Q= 0, pak = 1. Je třeba také poznamenat, že stav spouště, ve kterém Q= 1, a = 0, se nazývá jednotka. Když je spoušť nula Q= 0 a = 1. Když signály dorazí na vstupy spouště, v závislosti na jejím stavu dojde buď k přepnutí, nebo se zachová původní stav.

Obrázek 3. - spoušť: její konvenční grafické označení a obvod se dvěma logickými prvky AND-NOT

Na Obrázek 3 ukazuje se nejjednodušší spoušť - typ . Jsou zde použity pouze dvě NAND hradla. Účel vstupů: - nastavit spoušť do jednoho stavu a - vrátit se do nulového stavu. Pomlčky nad označením vstupů znamenají, že klopný obvod se přepne, když je vysokoúrovňové vstupní napětí nahrazeno nízkoúrovňovým napětím ( obrázek 4). Je snadné vidět, že když na vstupech nejsou přijímány žádné signály, klopný obvod si zachovává svůj stav. Pokud např. Q= 1 a = 0, to znamená, že spoušť je v jediném stavu, pak protože výstup DD1 je připojen k jednomu ze vstupů DD2 a výstup DD2 je připojen k jednomu ze vstupů DD1, napětí je přiveden na dva vstupy DD2

Obrázek 4. Schéma časování operace - spoušť

vysoká a na výstupu nízká (= 0) úroveň. Současně je na jednom ze vstupů DD1 napětí nízké a na výstupu vysoké. Pokud nyní na vstup dorazí signál s uvedenou polaritou (moment t1 , obrázek 4), stav spouště se nezmění, protože příchod signálu na druhý vstup DD1 dočasně změní pouze kombinaci signálů na vstupech (před odesláním signálu byla 1 a 0, ale stala se 0 a 0), ale výstupní stav DD1 zůstává nezměněn. Pokud však na vstup dorazí signál (moment t2), oba vstupy DD2 již budou mít napětí různých úrovní, stav logické prvky se změní a jeho výstup bude mít vysoké napětí. Oba vstupy DD1 budou mít vysoké napětí a nízké napětí na výstupu, to znamená, že spoušť se „přetočí“ a přejde do jiného stavu: Q= 0 a = 1.

Z výše uvedeného vyplývá, že ke změně stavu spouště dochází pouze při střídání nízkoúrovňových signálů na vstupech a . Navíc, pokud takové signály dorazí na oba vstupy současně, pak po jejich ukončení se stav spouštění stane nedefinovaným (stav Q= 0 nebo Q= 1 stejně pravděpodobné). Proto na obou vstupech nejsou povoleny současné nízkoúrovňové signály.

Činnost spouště je charakterizována tabulkou stavů (indexů n A n+1 označují, že signál patří k časovému okamžiku tn a další po něm tn+1):

Nejistý stav

Současné přivádění nízkého napětí na oba vstupy spouště není povoleno.

Spouštěč typu RS, podobně jako klopný obvod, si „pamatuje“, který ze dvou vstupů (R nebo S) přijal poslední signál: pokud je vstup R, spouštěč je v nulovém stavu ( Q= 0 a = 1), a pokud je vstup S, pak v jediném stavu ( Q= 1 a = 0).

Obrázek 5. R.S. - spoušť: její konvenční grafické označení a obvod se čtyřmi logickými prvky AND-NOT

Na Obrázek 5 ukazuje schéma RS klopného obvodu vyrobeného na logických prvcích NAND. Od klopného obvodu se liší tím, že ke každému vstupu je přidán invertor (DD3 a DD4), který zajišťuje pouze požadovanou úroveň vstupních signálů.

Změna vstupních signálů z nízkých na vysoký vede ke změně stavu spouště (momenty t1, t2, t2 a t5; v tuto chvíli t4 nedojde k převrácení, protože spouštěč byl již v předchozím okamžiku nastaven do jediného stavu - t3, Obrázek 6).

Obrázek 6.Časový diagram provozu RS - spoušť

Vše, co bylo řečeno o spouště RS, platí také pro -trigger. Jediný rozdíl se týká inverze úrovní vstupního signálu (R místo a S místo ).

Činnost klopného obvodu RS je charakterizována následující tabulkou stavů:

Nejistý stav

3.3. Posunové registry

Spustit posuvný registr zavolat sadu spouštěčů s určitými vazbami mezi nimi, ve kterých fungují jako jediné zařízení. Sekvenční (posunovací) registry jsou řetězem bitových obvodů spojených přenosovými obvody.

V jednocyklových registrech posunuto o jeden bit doprava ( obrázek 7) slovo se posune, když přijde synchronizační signál. Vstup a výstup jsou sériové (DSR – Data Serial Right). Na Postavení 8 ukazuje obvod registru posunutý doleva (datový vstup DSL - Data Serial Left) a Obrázek 9 ilustruje princip konstrukce reverzibilního registru, ve kterém existují spojení mezi klopnými obvody s oběma sousedními bity, ale odpovídající signály umožňují provoz pouze jednoho z těchto spojení (příkazy „levý“ a „pravý“ nejsou uvedeny současně) .

Obrázek 7. Obvod registru s pravým posuvem

Výkres 8 . Obvod levého posuvného registru

Výkres 9 . Obvod reverzního registru

Podle požadavků na synchronizaci nelze v posuvných registrech, které nemají logické prvky v mezibitových spojeních, použít jednostupňové klopné obvody řízené úrovní, protože některé klopné obvody se mohou opakovaně přepínat během působení úrovně povolení. hodinový signál, což je nepřijatelné. V těchto schématech by měly být použity spouštěče s dynamickým řízením (dvoustupňové).

Vzhled logických prvků a navíc logických obvodů nejednotkové hloubky v mezibitových zapojeních zjednodušuje plnění provozních podmínek registrů a rozšiřuje škálu typů klopných obvodů vhodných pro tyto obvody.

Vícecyklové posuvné registry jsou řízeny několika hodinovými sekvencemi. Z nich jsou nejznámější push-pull s hlavními a přídavnými rejstříky, postavené na jednoduchých jednostupňových triggerech ovládaných levelem. Na hodinách C1 se obsah hlavního registru přepíše do přídavného registru a na hodinách C2 se vrátí do hlavního registru, ale na sousední bity, což odpovídá posunu slova. Z hlediska nákladů na vybavení a výkonu se tato možnost blíží jednocyklovému registru s dvoustupňovými klopnými obvody.

Posuvný registr obsahuje sadu klopných obvodů s určitými spojeními mezi nimi a organizace těchto spojení je taková, že při aplikaci hodinového impulsu, společného pro všechny klopné obvody, se výstupní stav každého klopného obvodu posune na ten sousední. V závislosti na organizaci spojení může tento posun nastat doleva nebo doprava:

Shift doleva

Shift vpravo

Zadání informací do registru lze provést různé způsoby, nejčastěji se však používá paralelní nebo sériový vstup, při kterém se binární číslo zadává buď současně do všech bitů registru, nebo postupně v čase po jednotlivých bitech. V pulzních čítačích se používají posuvné registry se sekvenčním vstupem a výstupem informace a s posuvem doprava. Na Obrázek 10 A Je znázorněno schéma čtyřbitového posuvného registru vytvořeného na RS klopných obvodech. V tomto schématu každý výstup Q Spoušť je připojena ke vstupu S následného výboje a každý výstup je připojen ke vstupu R. Hodinové vstupy všech klopných obvodů jsou spojeny dohromady a synchronizační signál je přijímán jedním společným impulsem přes AND-NOT logický prvek (DD7). Stav prvního spouštění je určen vstupními signály na vstupech X1, X2 logického prvku AND-NOT (DD5). Aktuální informace je přiváděna na vstup X1 a signál umožňující jeho přenos na vstup X2. Hradlo NOT (DD6) se používá k invertování vstupního signálu přivedeného na vstup S.

Na Obrázek 10b Jsou zobrazeny časové diagramy výstupních signálů klopných obvodů a stav registrů při zápisu jednoho signálu na první číslici. Pokud jsou po příchodu prvního hodinového pulzu na vstupech X1 a X2 nastaveny signály X1 = X2 = 1, které jsou následně odstraněny příchodem druhého hodinového pulzu, pak bude signál zapsán do první spoušť Q 1 = 1. S příchodem druhého hodinového impulsu bude zapsán signál do prvního spouštění Q 1 = 0 a na výstupu druhého spouštěče se objeví signál Q 2 = 1, která byla předtím na výstupu druhého spouštěče. Když přijdou následné hodinové impulsy, jeden signál se postupně přesune do třetího a čtvrtého klopného obvodu, po kterém jsou všechny klopné obvody nastaveny do nulového stavu.

A)

n

Q 1

Q 2

Q 3

Q 4

Výkres 10 . Schéma čtyřfázového posuvného registru (a), časové diagramy jeho signálů a stavy registru při zápisu jednoho signálu na první číslici (b)

Posuvné registry lze také implementovat pomocí D klopných obvodů nebo JK klopných obvodů. Všechny posuvné registry mají následující ustanovení:

1) je nutné přednastavit výchozí stav a zadat jednotku do první spouště

2) pro registraci od n spouští po přijetí n vstupních hodinových pulsů je na výstupu původně zadaná jednotka, v důsledku čehož jsou přímé výstupy všech registrů v nulovém stavu.

Integrované čipy posuvného registru jsou reverzibilní, to znamená, že provádějí posun v libovolném směru: doleva nebo doprava. Směr posunu je určen hodnotou řídicího signálu.

Obrázek 11. Implementace posuvného registru na klopných obvodech RS s jedním koncem

Sériový posuvný registr má dvě nevýhody: umožňuje zadat pouze jeden bit informace na každý hodinový impuls a navíc pokaždé, když se informace v registru posune doprava, dojde ke ztrátě informačního bitu nejvíce vpravo. Na Obrázek 12 ukazuje systém, který umožňuje současné paralelní načítání 4 bitů informace.

Obrázek 12. Strukturální schéma 4bitový paralelní registr

Vstupy 1, 2, 3, 4 v tomto zařízení jsou informační vstupy. Tento systém lze vybavit další užitečnou charakteristikou – možností kruhového pohybu informací, kdy se data z výstupu zařízení vracejí na jeho vstup a neztrácejí se.

Obrázek 13. Logický obvod čtyřbitového paralelního kruhového registru

Obvod 4bitového paralelního kruhového posuvného registru je znázorněn na Obrázek 13. Tento posuvný registr používá čtyři klopné obvody JK. Díky řetězu zpětná vazba informace vložená do registru, která se obvykle ztratí na výstupu čtvrtého klopného obvodu, bude cirkulovat posuvným registrem. Signál pro vymazání registru (jeho výstupy nastavte do stavu 0000) je logická úroveň 0 na vstupu CLR. Paralelní vstupy datového zatížení 1, 2, 3 a 4 jsou připojeny ke spouštěcím přednastaveným (PS) vstupům, což umožňuje nastavit logickou 1 na libovolném výstupu (1, 2, 3, 4). Pokud je na jeden z těchto vstupů i jen krátce přivedena logická 0, pak se na příslušném výstupu nastaví logická 1. Přivedení hodinových impulsů na C vstupy všech klopných obvodů JK vede k posunu informace v registru do že jo. Ze čtvrté spouště se data přenášejí do první spouště (kruhový pohyb informací).

Stůl 1.


linky

Vstupy

Výjezdy

Hodiny č.

Princip činnosti paralelního posuvného registru je popsán v stůl 1. Po zapnutí napájení lze na výstupech registru nastavit libovolnou binární kombinaci, jako například na řádku 1 tabulky. Použití logické 0 na vstupy klopných obvodů CLR zahájí vymazání registru (řádek 2). Dále (řádek 3) se do registru načte binární kombinace 0100. Po sobě jdoucí hodinové impulsy způsobí posun zadávané informace doprava (řádky 4 - 8). Na řádcích 5 a 6: jeden z klopného obvodu zcela vpravo (čtvrtý) se přenese do klopného obvodu zcela vlevo (první). V tomto případě můžeme mluvit o kruhovém pohybu jednotky v registru. Dále (řádek 9) je opět zahájeno mazání registru pomocí vstupu CLR. Načte se nová binární kombinace 0110 (řádek 10). Aplikace 5 hodinových impulzů (řádky 11-15) má za následek kruhový posun informace o 5 pozic doprava. K návratu dat do původního stavu jsou zapotřebí 4 hodinové impulsy.

Pokud je posuvný registr by Obrázek 13 přerušte zpětnovazební smyčku, pak získáme pravidelný paralelní posuvný registr: možnost kruhového pohybu informace bude vyloučena.


Obrázek 14. Třícyklový posuvný registr na klopných obvodech RS


3.4. Univerzální registry

Často místo klasických sériových či paralelních je nutné použít složitější posuvné registry: s paralelním synchronním záznamem informace, reverzibilní, reverzibilní s paralelním synchronním záznamem. Takové registry se nazývají univerzální .

Existuje mnoho sérií IC registrů, vícerežimových (multifunkčních) nebo univerzálních, schopných provádět sadu mikrooperací. Vícenásobného režimu je dosaženo složením částí nezbytných k provádění různých operací ve stejném schématu. Řídicí signály, které určují typ vykonávané práce daný čas operace aktivují části obvodu potřebné k tomu.

Obrázek 15. Univerzální posuvné registry: a – K155IR13, b – K500IR141, c – KM155IR1

Na Obrázek 15 jsou zobrazeni tři typičtí zástupci univerzálních posuvných registrů řad K155, KM155 a K500.

Čip IR13 ( Obrázek 15a) je osmibitový reverzibilní posuvný registr s povolenou hodinovou frekvencí do 25 MHz a proudovým odběrem do 40 mA. Má paralelní vstupy a výstupy, asynchronní resetovací vstup, DSL (left shift) a DSR (right shift) vstupy na základě rozdílu hodinových impulsů C, vstupy pro volbu režimu S0 a S1. Když S0 = 0, S1 = 1, informace se posune doprava, když S0 = 1, S1 = 0 – doleva a když S0 = S1 = 1 – informace se zapíše do registru.

Čip IR141 ( Obrázek 15b) je univerzální čtyřbitový posuvný registr postavený na logice spřažené s emitorem. Frekvence hodin– až 150 MHz. Proudový odběr je minimálně 120 mA. Když S0 = 0, S1 = 1, informace se posune doprava, když S0 = 1, S1 = 0 – doleva, a když S0 = S1 = 1 – uložení čísla, když S0 = S1 = 0 – nastavení číslo.

Mikroobvod IR1 ( Obrázek 15 palců) je posuvný registr se synchronním záznamem informace na RS klopných obvodech. Vstupy 1 – 4 jsou určeny pro paralelní záznam informací, vstup D je pro sekvenční záznam. Vstup V – ovládání. Když V = 0, obvod funguje jako posuvný registr na základě záporné hrany (od 1 do 0) signálu C1, a když V = 1, obvod pracuje v režimu synchronního zápisu do registru vstupních signálů 1 – 4 na základě záporné hrany signálu C2.

Registry s různými typy vstupů a výstupů slouží jako hlavní bloky převodníků paralelních kódů na sériové a naopak. Na Obrázek 16 znázorňuje obvod převodníku paralelního na sériový kód založený na osmibitovém registru typu SI/PO/SO. V tomto obvodu záporný startovací impuls St, který nastavuje úroveň logické nuly na horním vstupu prvku 1, vytváří jediný paralelní datový přijímací signál na vstupu L (Load), přes který je převedené slovo načteno do bitů 1– 7 registru a do bitu nula – konstanta 0. Na sériový vstup DSR je přivedena konstanta 1. Po načtení se tedy v registru vytvoří slovo. Hodinové impulsy přicházející na vstup C způsobí posun slova doprava. Přesune výstup slova v sériovém tvaru přes výstup Q7. Za informačními bity následuje 0, za kterou následuje řetězec jedniček. Zatímco nula není z registru odstraněna, na výstupu prvku 2 pracuje jediný signál. Po výstupu nuly se všechny vstupy prvku 2 stanou jediným, jeho výstup se stane nulovým a generuje signál přes prvek 1 automatické stahování další slovo, po kterém se konverzní cyklus opakuje.

Obrázek 16. Paralelně k sériovému obvodu převodníku

Moderní registry se špatně hodí pro provádění bitových logických operací, ale v případě potřeby je lze provádět pomocí registrů na RS klopných obvodech. Pro provedení operace OR je první slovo přivedeno na vstup S statického registru s počátečním nulovým stavem, jehož jednotkové číslice nastavují odpovídající klopné obvody. Potom, bez resetování registru, je druhé slovo přivedeno na S výstupy.

Při provádění bitové operace AND v prvním hodinovém cyklu je první slovo přivedeno na S vstupy registru, čímž se ustanoví ty bity registru, ve kterých má toto slovo jedničky. Poté by se na rejstřík mělo použít druhé slovo. Aby registr zachoval jednotky pouze v těch bitech, ve kterých mají obě slova jednotky, je druhé slovo přiváděno na vstupy R klopných obvodů v inverzní podobě.

Sčítání modulo 2 může být provedeno obvodem s klopnými obvody typu T v bitech tak, že na něj budou postupně v čase aplikována dvě slova.


4. Návrh obvodu posuvného registru

4.1. Počáteční údaje

Hodinové impulsy jsou nastaveny na kladnou polaritu.

4.2. Postup návrhu směnového registru

a) Zvážení obecných požadavků na návrh rejstříku.

b) Vývoj posuvného registru.

c) Popis činnosti vyvíjeného obvodu.


4.3. Vývoj čtyřfázového posuvného registru

Je nutné vyvinout čtyřfázový posuvný registr pomocí RS klopných obvodů. Ať je to pravotočivé. K tomu potřebujeme čtyři synchronní klopné obvody RS se synchronizací hrany hodinového impulsu a určitý počet logických prvků pro vytvoření přenosových obvodů. Protože posuvné registry se sériovým vstupem a výstupem mají nízký výkon, vyvineme obvod s paralelním vstupem a výstupem.

Obrázek 17. Vyvinutý obvod pravotočivého synchronního registru na RS klopných obvodech

Invertováním signálu na spouštěcích vstupech zajistíme, že není možné dodávat na vstupy S a R napětí stejné úrovně. To znamená, že když S = 0, R = 1, dostaneme na výstupu 0, když S = 1, R = 0, dostaneme na výstupu 1. Na vstupy posuvného registru je nutné osadit čtyři prvky s následující pravdivostní tabulkou:

Připojením čtvrtého výstupu k prvnímu vstupu získáme prstencový pravotočivý registr. Informace z výstupu Q4 se neztratí, ale budou recirkulovány.

Protože je takový posuvný registr čtyřbitový, bude počet možných kombinací na vstupu 16. Uvažujme fungování našeho registru, když jsou na vstup přiváděny nějaké kombinace.

Kombinace č.

Vchod

Výstup

Hodiny č.


5. Závěr

Projekt předmětu zkoumal klasifikaci registrů a principy jejich fungování. Jsou zvažovány typy a principy činnosti spouštěčů jako hlavních součástí registrů. Podrobně byly zkoumány posuvné registry a zejména posuvné registry na RS klopných obvodech.

Byl navržen i pravotočivý prstencový synchronní čtyřbitový registr založený na čtyřech RS klopných obvodech a osmi logických prvcích. Je poskytnuta tabulka, která popisuje činnost registru pro některé kombinace vstupů.


6. Seznam použité literatury

1. Pryanishnikov V.A. Elektronika (průběh přednášek). – S-P., 1998

2. Skarzhepa V.A., Lutsenko A.N. Elektronika a mikroobvody (část první). – K.: Vyšší škola, 1989

3. Budiščev M.S. Elektrotechnika, elektronika a mikroprocesorová technika. – L.: Plakát, 2001

4. Ugryumov E.P. Digitální obvody. – S-P., 2000

5. Adresář moderních integrovaných obvodů

Posuvný registr klopného obvodu je soubor klopných obvodů s určitými spoji mezi nimi, ve kterých fungují jako jediné zařízení. Sekvenční (posunovací) registry jsou řetězem bitových obvodů spojených přenosovými obvody.

V jednocyklových registrech s jednobitovým posunem doprava (obrázek 7) je slovo posunuto, když je přijat synchronizační signál. Vstup a výstup jsou sériové (DSR - Data Serial Right). Na obrázku 8 je znázorněn obvod registru s posunem doleva (DSL datový vstup - Data Serial Left) a na obrázku 9 je znázorněn princip konstrukce reverzního registru, ve kterém jsou spojení mezi klopnými obvody s oběma sousedními bity. ale odpovídající signály umožňují provoz pouze jednoho z těchto spojení (příkazy „doleva“ a „doprava“ nejsou zadávány současně).

Obrázek 7. Obvod registru s pravým posuvem


Obrázek 8. Obvod registru s levým posuvem


Obrázek 9. Obvod reverzního registru

Podle požadavků na synchronizaci nelze v posuvných registrech, které nemají logické prvky v mezibitových spojeních, použít jednostupňové klopné obvody řízené úrovní, protože některé klopné obvody se mohou opakovaně přepínat během působení úrovně povolení. hodinový signál, což je nepřijatelné. V těchto schématech by měly být použity spouštěče s dynamickým řízením (dvoustupňové).

Vzhled logických prvků a navíc logických obvodů nejednotkové hloubky v mezibitových zapojeních zjednodušuje plnění provozních podmínek registrů a rozšiřuje škálu typů klopných obvodů vhodných pro tyto obvody.

Vícecyklové posuvné registry jsou řízeny několika hodinovými sekvencemi. Z nich jsou nejznámější push-pull s hlavními a přídavnými rejstříky, postavené na jednoduchých jednostupňových triggerech ovládaných levelem. Na hodinách C1 se obsah hlavního registru přepíše do přídavného registru a na hodinách C2 se vrátí do hlavního registru, ale na sousední bity, což odpovídá posunu slova. Z hlediska nákladů na vybavení a výkonu se tato možnost blíží jednocyklovému registru s dvoustupňovými klopnými obvody.

Posuvný registr obsahuje sadu klopných obvodů s určitými spojeními mezi nimi a organizace těchto spojení je taková, že při aplikaci hodinového impulsu, společného pro všechny klopné obvody, se výstupní stav každého klopného obvodu posune na ten sousední. V závislosti na organizaci spojení může tento posun nastat doleva nebo doprava:

Shift doleva

Shift vpravo

Zadávání informací do registru lze provádět různými způsoby, nejčastěji se však používá paralelní nebo sekvenční vstup, kdy se binární číslo zadává buď současně do všech bitů registru, nebo postupně v čase po jednotlivých bitech. V pulzních čítačích se používají posuvné registry se sekvenčním vstupem a výstupem informace a s posuvem doprava. Obrázek 10a ukazuje schéma čtyřbitového posuvného registru vytvořeného na RS klopných obvodech. V tomto obvodu je každý výstup Q klopného obvodu připojen ke vstupu S následující číslice a každý výstup je připojen ke vstupu R. Hodinové vstupy všech klopných obvodů jsou spojeny dohromady a synchronizační signál je přijatý jedním společným impulsem přes bránu NAND (DD7). Stav prvního spouštění je určen vstupními signály na vstupech X1, X2 logického prvku AND-NOT (DD5). Aktuální informace je přiváděna na vstup X1 a signál umožňující jeho přenos na vstup X2. Hradlo NOT (DD6) se používá k invertování vstupního signálu přivedeného na vstup S.

Obrázek 10b ukazuje časové diagramy výstupních signálů spouštěčů a stav registrů při zápisu jednoho signálu na první číslici. Pokud jsou po příchodu prvního hodinového pulzu na vstupech X1 a X2 nastaveny signály X1 = X2 = 1, které jsou následně odstraněny příchodem druhého hodinového pulzu, pak bude signál Q1 = 1 být zapsán do prvního spouštěče. S příchodem druhého hodinového impulzu se první spouštěcí zaznamená signál Q1 = 0 a na výstupu druhého spouštěče se objeví signál Q2 = 1, který byl předtím na výstupu druhá spoušť. Když přijdou následné hodinové impulsy, jeden signál se postupně přesune do třetího a čtvrtého klopného obvodu, po kterém jsou všechny klopné obvody nastaveny do nulového stavu.


Obrázek 10. Schéma čtyřfázového posuvného registru, časové diagramy jeho signálů a stavy registru při zápisu jednoho signálu na první číslici

Posuvné registry lze také implementovat pomocí D klopných obvodů nebo JK klopných obvodů. Všechny posuvné registry mají následující ustanovení:

  • 1) je nutné přednastavit výchozí stav a zadat jednotku do první spouště
  • 2) pro registr n klopných obvodů je po příchodu n vstupních hodinových impulsů vyvedena původně zadaná jednotka, v důsledku čehož jsou přímé výstupy všech registrů v nulovém stavu.

Integrované čipy posuvného registru jsou reverzibilní, to znamená, že provádějí posun v libovolném směru: doleva nebo doprava. Směr posunu je určen hodnotou řídicího signálu.

Obrázek 11. Implementace posuvného registru na klopných obvodech RS s jedním koncem

Sériový posuvný registr má dvě nevýhody: umožňuje zadat pouze jeden bit informace na každý hodinový impuls a navíc pokaždé, když se informace v registru posune doprava, dojde ke ztrátě informačního bitu nejvíce vpravo. Obrázek 12 ukazuje systém, který umožňuje současné paralelní načítání 4 bitů informace.

Obrázek 12. Blokové schéma 4bitového paralelního registru

Vstupy 1, 2, 3, 4 v tomto zařízení jsou informační vstupy. Tento systém lze vybavit další užitečnou charakteristikou – možností kruhového pohybu informací, kdy se data z výstupu zařízení vracejí na jeho vstup a neztrácejí se.


Obrázek 13. Logické schéma čtyřbitového paralelního kruhového registru

Obvod 4bitového paralelního kruhového posuvného registru je na obrázku 13. V tomto posuvném registru jsou použity čtyři klopné obvody JK. Díky zpětnovazební smyčce budou informace vložené do registru, které se obvykle ztratí na výstupu čtvrtého klopného obvodu, cirkulovat posuvným registrem. Signál pro vymazání registru (jeho výstupy nastavte do stavu 0000) je logická úroveň 0 na vstupu CLR. Paralelní vstupy datového zatížení 1, 2, 3 a 4 jsou připojeny ke spouštěcím přednastaveným (PS) vstupům, což umožňuje nastavit logickou 1 na libovolném výstupu (1, 2, 3, 4). Pokud je na jeden z těchto vstupů i jen krátce přivedena logická 0, pak se na příslušném výstupu nastaví logická 1. Přivedení hodinových impulsů na C vstupy všech klopných obvodů JK vede k posunu informace v registru do že jo. Ze čtvrté spouště se data přenášejí do první spouště (kruhový pohyb informací).

Linka č.

Hodiny č.

Princip činnosti paralelního posuvného registru je popsán v tabulce 1. Po zapnutí napájení lze na výstupech registru nastavit libovolnou binární kombinaci, jako například v řádku 1 tabulky. Použití logické 0 na vstupy klopných obvodů CLR zahájí vymazání registru (řádek 2). Dále (řádek 3) se do registru načte binární kombinace 0100. Po sobě jdoucí hodinové impulsy způsobí posun zadávané informace doprava (řádky 4 - 8). Na řádcích 5 a 6: jeden z klopného obvodu zcela vpravo (čtvrtý) se přenese do klopného obvodu zcela vlevo (první). V tomto případě můžeme mluvit o kruhovém pohybu jednotky v registru. Dále (řádek 9) je opět zahájeno mazání registru pomocí vstupu CLR. Načte se nová binární kombinace 0110 (řádek 10). Aplikace 5 hodinových impulzů (řádky 11-15) má za následek kruhový posun informace o 5 pozic doprava. K návratu dat do původního stavu jsou zapotřebí 4 hodinové impulsy.

Pokud přerušíme zpětnovazební smyčku v posuvném registru na obrázku 13, získáme pravidelný paralelní posuvný registr: možnost kruhového pohybu informace bude vyloučena.

Obrázek 14. Třícyklový posuvný registr na klopných obvodech RS

1. Obsah

2. Úvod ……………………………………………………………………………………… 2

3. Přehled literárních zdrojů ………………………………… 3

3.1. Obecné informace o registrech ………………………………… 3

3.2. Obecné informace o spouštěčích……………………………….. 6

3.3. Posunové registry ………………………………………….. 12

3.4. Univerzální registry …………………………………………. 20

4. Vývoj obvodu posuvného registru ………………………………… 24

4.1. Prvotní údaje ………………………………………………… 24

4.2. Postup pro vývoj posuvného registru ………………………………… 24

4.3. Vývoj čtyřfázového posuvného registru ………………………… 25

5. Závěr…………………………………………………………………. 27

6. Seznam literatury …………………………………. 28


2. Úvod

Registry– nejběžnější součásti digitálních zařízení. Operují s mnoha souvisejícími proměnnými, které tvoří slovo. Se slovy se provádí řada operací: příjem, výdej, uložení, posun v bitové mřížce, bitové logické operace.

K posunu se používají posuvné (sekvenční) registry n-bitová čísla v jednom směru. Navíc je lze použít k posunu nečíselných informací.

Posuvné registry se používají jako paměťová zařízení, jako převodníky sériového kódu na paralelní, jako zpožďovací zařízení a čítače impulsů (použití posuvných registrů jako čítačů je však značně neekonomické).

3. Přehled literárních zdrojů

3.1. Obecné informace o registrech

Registry se skládají z bitových obvodů, které obsahují klopné obvody a nejčastěji i logické prvky. Působí jako jeden celek.

Podle počtu proměnných přenosových linek se registry dělí na jednofázové a parafázové a podle systému synchronizace na jednocyklové, push-pull a vícecyklové. Hlavním klasifikačním znakem je však způsob příjmu a výdeje dat. Na tomto základě rozlišují paralelní (statický) registry, sekvenční (posunující se) A paralelně-sériový .

V paralelních registrech jsou slova přijímána a vydávána ve všech bitech současně. Ukládají slova, která lze podrobit bitovým logickým transformacím.

V sekvenčních registrech se slova přijímají a vydávají číslici po číslici. Říká se jim posouvání, protože časovací signály při vstupu a výstupu slov je posouvají v bitové mřížce. Posuvný registr může být nereverzibilní (s jednosměrnými posuvy) nebo reverzibilní (se schopností posuvu v obou směrech).

Sériově-paralelní registry mají vstupy a výstupy sériového i paralelního typu. K dispozici jsou možnosti se sériovým vstupem a paralelním výstupem (SIPO, Serial Input – Parallel Output), paralelním vstupem a sériovým výstupem (PISO, Parallel Input – Serial Output) a také možnosti s možností libovolné kombinace způsobů příjmu a výdeje slova.

V paralelních (statických) registrech mezi sebou bitové obvody nekomunikují. Společné pro bity jsou obvykle obvody hodin, obvody reset/set, výstupní nebo přijímací povolení, tedy řídící obvody. Příklad obvodu statického registru postaveného na klopných obvodech typu D s přímými dynamickými vstupy, které mají resetovací vstupy R a výstupy třetího stavu řízené signálem EZ, je znázorněn na Obrázek 1 .

Obrázek 1. Schéma statického registru (a) a jeho konvenční grafické označení (b)

Moderní obvodová technika se vyznačuje konstrukcí registrů na klopných obvodech typu D, převážně s dynamickým řízením. Mnohé mají výstupy s třetím stavem. Některé registry jsou klasifikovány jako vyrovnávací registry, to znamená, že jsou navrženy pro práci s velkými kapacitními a/nebo nízkoodporovými aktivními zátěžemi. Tím je zajištěn jejich provoz přímo na dálnici (bez dalších obvodů rozhraní).

Statické registry se používají k vytváření bloků paměti registrů – souborů registrů.

Hlavní funkce registrů:

1) úložiště informací,

2) Příjem informací,

3) Poskytování informací,

4) Informační posun,

5) Převod kódu,

6) Nastavení požadovaného čísla na nulu nebo jedničku,

7) Bitové logické operace: disjunkce, konjunkce, sčítání modulo 2.

3.2. Pochopení spouštěčů

Spouštěče – velká třída elektrických zařízení, která mu umožňují setrvat v jednom ze dvou (nebo více) stabilních stavů po dlouhou dobu a střídat je pod vlivem vnějších signálů (jako výsledek regeneračního procesu (přechodový proces v zakrytém elektrickém obvodu od PIC)).

Spouštěč je pulzní logické zařízení s pamětí (paměťový prvek – západka).

Existuje více než tucet různých integrálních spouštěčů. Jejich klasifikace je založena na:

Funkční znak

Metoda zápisu informací do spouštěče.

Na základě funkčních charakteristik se rozlišují spouštěče T, JK, RS, D, kombinované spouště (TV, DV, E, R) atd.

Podle způsobu záznamu (příjem) informací se rozlišují:

8) Asynchronní spouštěče:

a) s vnitřním zpožděním;

b) řízena úrovní vstupního impulsu;

9) Synchronní spouštěče (taktované):

a) s vnitřním zpožděním;

b) řízena úrovní časovacího impulsu:

Jednocyklové působení (jednostupňové);

Vícenásobná akce.

Informace se zapisují do taktovaných spouštěčů pouze tehdy, když je aplikován aktivační hodinový impuls. Takové spouštěče se dělí na úroveň řízené (pro činnost je nutná určitá úroveň signálu) a hranové řízené (nezávisí na úrovni signálu, důležitá je jeho přítomnost) časovacího impulsu. Hodinové impulsy se někdy také nazývají synchronizační, výkonné nebo povelové signály (obvykle se ve schématech označují písmenem C - Clock).

Dynamický vstup může být přímý nebo inverzní. Přímé dynamické řízení umožňuje přepínání při změně hodinového signálu z nuly na jedničku (). Inverzní dynamické řízení - změna hodinového signálu z jedné na nulu (). Řízení hrany časovacího impulsu: Řízení poklesu časovacího impulsu: Řízení horní úrovně časovacího impulsu:

Ovládání spodní úrovně časovacího impulsu:

Taktované spouštěče s vnitřním zpožděním (spouštěné po skončení signálu) jsou zpravidla jednokoncové. Vícecyklové spouští palbu po n- nogo impuls.

Spouštěč RS má dva informační vstupy: S (Set) a R (Reset). Současná aplikace signálů S a R není povolena. Na Obrázek 2 ukazuje synchronní spouštění RS spouštěné hranou časovacího signálu.

Obrázek 2 Synchronní RS spoušť

Nejjednodušší spouštěč RS má kromě vstupů také dva výstupy. Výstupy indikují Q A

. Výstup Q nazývaný přímý, a - inverzní. Úrovně napětí na obou výstupech jsou vzájemně inverzní: pokud je signál Q= 1, pak = 0, nebo pokud Q= 0, pak = 1. Je třeba také poznamenat, že stav spouště, ve kterém Q= 1, a = 0, se nazývá jednotka. Když je spoušť nula Q= 0 a = 1. Když signály dorazí na vstupy spouště, v závislosti na jejím stavu dojde buď k přepnutí, nebo se zachová původní stav.

Obrázek 3. - spoušť: její konvenční grafické označení a obvod se dvěma logickými prvky AND-NOT

Posuvné registry jsou široce používány pro ukládání a zpracování informací v mikropočítačích. Posuvný registr se skládá ze série klopných obvodů (jeden pro každý bit informace) spojených tak, že výstup každého klopného obvodu je připojen ke vstupu dalšího. Informace v registru se s každým hodinovým impulsem posune o jeden bit doprava nebo doleva. Toto zařízení je ideální pro zpracování sériových informací (dodávaných po jednom bitu), konverzi paralelních informací (všechny bity přicházejí současně) na sériové a sériové na paralelní.

Posuvné registry jsou implementovány na zařízeních SIS vyrobených pomocí klopných obvodů RS, JK, nebo D a rozdíly mezi nimi souvisí především se způsobem zpracování vstupních a výstupních dat. Tato část popisuje hlavní typy těchto registrů.

Rýže. 2.29. Typický 4bitový registr se sériovým vstupem.

Rýže. 2.30. Časový diagram činnosti 4bitového posuvného registru.

Posuvný registr sériového vstupu.

Posuvný registr sériového vstupu je zařízení, do kterého jsou data zadávána postupně, jak je znázorněno na Obr. 2.29 pro 4bitový posuvný registr. V tomto případě se používají D-spouštěče. Registr funguje následovně. V počáteční poloze je na vstup „Set to 0“ přiveden resetovací impuls (logická 0), čímž se výstupy Q 0 -Q 3 nastaví na 0. Poté je na sériový vstup přiveden první bit dat. Při vystavení náběžné hraně prvního hodinového impulsu Q 0 nabývá hodnoty rovné D 1 . Poté je D 2 přiveden na sériový vstup. Při vystavení náběžné hraně druhého hodinového impulsu Q 0 =D 2 a Q 1 =D 1 . Tento proces pokračuje, po čtyřech hodinových impulsech máme Q 0 =D 4, Q 1 =D 3, Q 2 =D 3, Q 3 =D 1. Časový diagram pro sekvenčně přicházející vstupní data je na Obr. 2.30.

Výstup dat může být sériový nebo paralelní. V druhém případě posuvný registr funguje jako sériově-paralelní převodník. Je zřejmé, že pro posuvné registry, které mají velký počet bitů (více než osm), nejsou paralelní výstupy praktické kvůli velkému počtu výstupů v pouzdru IC. Existují posuvné registry s více než 1000 bity.

Posuvný registr paralelního vstupu

Posuvný registr s paralelním vstupem je zařízení, do kterého vstupní data přicházejí současně paralelními informačními kanály (obr. 2.31) Data se do registru zapisují následovně. Nejprve se obsah registru vynuluje přivedením impulsu (logická 0) na vstup „Set to 0“. Dále jsou na vstupy přivedeny D1-D4 a na záznamový vstup je přiveden impuls (logická 1). To způsobí, že informace budou zapsány do všech registrů pomocí přednastavených vstupů. Poté se s každým hodinovým impulsem informace posune o jeden bit doprava. Výstup dat může být sériový nebo paralelní. Mnoho posuvných registrů na bázi IC má paralelní vstup a sériový výstup. Tato zařízení jsou známá jako paralelně-sériové převodníky.

Ve výše popsaných posuvných registrech byl posun proveden jedním směrem při každém hodinovém impulsu. V mnoha případech je však žádoucí mít možnost posouvat informace doleva i doprava. Registry, které mají tuto schopnost, se nazývají reverzibilní posuvné registry. Řízení posunu v takových registrech se provádí připojením výstupů klopných obvodů k odpovídajícím vstupům při posunu vlevo nebo vpravo. Směr řazení je řízen vstupem "Provozní metoda". Reverzibilní posuvné registry se sériovými a paralelními vstupy a výstupy se nazývají univerzální posuvné registry.

Rýže. 2.31. Typický 4bitový posuvný registr s paralelním výstupem.

Příklad registrace

V mikroobvodu IR1 je každý bit tvořen synchronní dvoustupňovou RS spouští se vstupní logikou (obr. 2.32). Posuvný registr umožňuje implementovat následující provozní režimy: záznam informací pomocí paralelního kódu; posunout doprava; posun doleva. Provozní režim registru je řízen přes vstupy VI, V2, C1, C2 (piny 1, 6, 9, 8).

Rýže. 2.32. Logická struktura Mikroobvody IR1

Chcete-li zapisovat do informačního registru pomocí paralelního kódu, přiveďte vysoké napětí na řídicí vstup režimu V2, nízké napětí na vstup C2 a informační signály na vstupy D1 - D8. Napětí na vstupech C1, VI může být libovolné. Pro posunutí informace zaznamenané v paralelním kódu doprava jsou na vstup C2 (pin 8) přivedeny hodinové impulsy. V tomto případě by mělo být napětí na vstupu V2 (pin 6) udržováno na vysoké úrovni. Při provádění operací s daty prezentovanými v sériovém kódu jsou vstupní informace ve formě sekvence impulsů přiváděny na informační vstup VI (vývod 1), hodinové impulsy na synchronizační vstup C1 (vývod 9) a nízkoúrovňové napětí. je udržován na vstupech V2, D1 - D8. Provozní režimy IS IR1 pro různé typy záznamu informací jsou uvedeny v tabulce. 2.11.

Při řazení doleva je na vstup volby režimu V2 ​​přivedeno vysoké napětí, které blokuje průchod hodinových impulsů pro řazení doprava. Pokud v tomto případě není paralelní kód čísla přiveden na vstupy paralelního kódu bitů D1 - D8, ale výstup posledního bitu je připojen ke vstupu paralelního kódu předchozího bitu, jeho výstup s podobným vstupem předchozího bitu atd., pak dostaneme levý posuvný registr. Vstup sériového kódu je v tomto případě vstupem paralelního kódu posledního bitu posuvného registru.

Mikroobvody IR1 lze použít jako hlavní prvek v aritmetických vyrovnávacích paměťových zařízeních, zpožďovací prvek pro n hodinových cyklů, převodník sériových kódů na paralelní a naopak, frekvenční dělič, smyčkový rozdělovač impulsů atd.

Registrovat. Posunový registr

Registr je zařízení vyrobené z klopných obvodů, které provádí řadu akcí s binárními čísly. Pro ty, kteří nevědí, co je to spoušť, doporučujeme seznámit se s nejjednodušší spouští RS.

Nejjednodušší funkcí registrů je zapamatovat si číslo a uložit ho na dlouhou dobu. Tato zařízení se nazývají úložné registry. Zde je jednoduchý příklad.

Číslo, které je třeba uložit, je přivedeno na vstupy D0 - D2. Jakmile se na vstupu C objeví synchronizační impuls, zapíše se číslo do spouštěče, čímž se změní jejich stav. Obrázek ukazuje tříbitový udržovací registr. Když je na vstupy přivedeno číslo 111 2, objeví se také na přímých výstupech spouštěčů ( Q0 - Q2). Při inverzních výstupech ( Q0 - Q2) bude přirozeně 000 2 . Signál R ( Resetovat) nebo reset, klopné obvody se nastaví do nulového stavu.

Obvykle se používají registry sestávající ze 4, 8 nebo 16 klopných obvodů. Obrázek čtyřbitového registru zapnutý schémata zapojení může to být takhle.

Na obrázku nejsou znázorněny inverzní výstupy spouštěčů a signálu R. Registry jsou vždy označeny latinkou RG. Pokud se registr posouvá, pak se pod označením nakreslí šipka směřující doleva, doprava nebo dvojitě.

Posuvné registry nebo posuvné registry.

Posuvný registr je zařízení skládající se z několika klopných obvodů zapojených do série, jejichž počet určuje kapacitu registru. Registry jsou široce používány v počítačová technologie pro převod kódů. Paralelně k seriálu a naopak.

Kromě toho jsou základem posuvné registry ( ALU) aritmeticko-logického zařízení, protože když se binární číslo zapsané v registru posune o jednu číslici doleva, číslo se vynásobí dvěma, a když se číslo posune o jednu číslici doprava, číslo se vydělí dvěma . Proto nejrozšířenější reverzibilní nebo obousměrný registrů.

Zvažte čtyřbitový posuvný registr, který převádí sériový binární kód na paralelní binární kód. Použití sériového kódu je odůvodněno tím, že po jedné lince lze přenášet obrovské množství informací. Příkladem by mohla být univerzální sériová sběrnice - USB port jakékoli zařízení. Počet spouštěčů v tomto registru může být libovolný. Stačí připojit přímý výstup Q3 S D vstup dalšího spouštěče a tak dále, dokud není dosaženo požadované kapacity.

Registr funguje následovně. Na vstup přichází první informační bit D0. Současně s tímto bitem přichází na vstup hodinový impuls S. Vstupy S všechny spouštěče zahrnuté v registru jsou vzájemně kombinovány. S příchodem prvního hodinového impulsu úroveň na vstupu D0 zapsáno na první spoušť a z výstupu Q0 přijde na vstup dalšího spouštěče, ale k zápisu do druhého spouštěče nedojde, protože hodinový impuls již skončil.

Když přijde další hodinový impuls, úroveň přítomná na vstupu druhého klopného obvodu se v něm uloží a přejde na vstup třetího klopného obvodu. Současně je další informační bit uložen v prvním klopném obvodu. Po příchodu čtvrtého hodinového impulsu budou logické úrovně, které byly postupně přijaty na vstupu, zaznamenány do čtyř klopných obvodů registru. D0.

Řekněme, že toto jsou úrovně 0110 2. Pak tohle binární číslo lze zobrazit připojením LED diod ke spouštěcím výstupům. Takto je uvažovaný registr znázorněn na schematickém diagramu.

Je vidět, že na konvenčním obrázku je šipka - indikátor, že se jedná o posuvný registr.

Podívejme se, jak funguje čtyřbitový univerzální posuvný registr. K155IR1(analogový - SN7495N). Zde je jeho vnitřní struktura.

Registr obsahuje čtyři D-klopné obvody, které jsou vzájemně propojeny pomocí přídavných logických prvků AND - OR, které umožňují realizaci různých funkcí. Na diagramu:

    V2 - řídicí vstup. Slouží k výběru provozního režimu registru.

    Q1 - Q4 výstupy spouštěčů, ze kterých je odstraněn paralelní kód.

    V1 - vstup pro zadání sériového kódu.

    C1, C2 - hodinové impulsy.

    D1 - D4 - vstupy pro zápis paralelního kódu.

Algoritmus operace registru je následující. Pokud se na vstup V2 přivede nízký potenciál, na C1 se přivedou hodinové impulsy a na vstup V1 se přivedou informační bity, pak se registr posune doprava. Po přijetí čtyř bitů na výstupech klopných obvodů Q1 - Q4 získáme paralelní kód. Tímto způsobem je sériový kód převeden na paralelní.

Pro zpětnou konverzi je paralelní kód zapsán na vstupy D1 - D4, přičemž se aplikuje vysoký potenciál na vstup V2 a hodinové impulsy na vstup C2. Potom přivedením nízkého potenciálu na vstup V2 a hodinových impulzů na vstup C1 posuneme zaznamenaný kód a sériový kód je odstraněn z výstupu poslední spouště.

Svou strukturou se jedná o jeden z nejjednodušších posuvných registrů.

Posuvné registry v digitální technice mohou sloužit jako základ, na kterém se sestavují sestavy se zajímavými vlastnostmi. Jsou to například počítadla prstenů, kterým se říká Johnsonovy počítadla. Takový čítač má počet stavů dvakrát větší než počet jeho základních klopných obvodů. Pokud se například počítadlo prstenů skládá ze tří klopných obvodů, bude mít šest stabilních stavů. Na vstup čítače není přiváděno nic kromě hodinových impulsů. V počátečním stavu jsou všechny klopné obvody „resetovány“, to znamená, že na přímých výstupech spouštěčů jsou logické nuly, ale na vstupu D první trigger z inverzního výstupu třetího triggeru je logická jednotka. Začněme posílat hodinové impulsy a proces začíná.

Pravdivostní tabulka jasně ukazuje, jak se binární kód změní, když dorazí šest hodinových impulsů.

N Q 2 Q 1 Q 0
1 0 0 1
2 0 1 1
3 1 1 1
4 1 1 0
5 1 0 0
6 0 0 0

Nyní víte, co je registr a jak jej lze v praxi využít. Základem každého registru je spouštěč. Počet klopných obvodů v registru určuje jeho kapacitu. Ti, kteří se zajímají o mikrokontroléry, vědí, že nejdůležitějším prvkem každého mikrokontroléru, ať už je to PIC, AVR, STM nebo MSP, je registr.