Thyratrónový posuvný register. Použitie posuvných registrov. SHCP – hodinový vstup

1. Obsah

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

3. Prehľad literárnych zdrojov ………………………………… 3

3.1. Všeobecné informácie o registroch ……………………………………… 3

3.2. Všeobecné informácie o spúšťačoch ……………………………….. 6

3.3. Posunové registre ……………………………………….. 12

3.4. Univerzálne registre ………………………………………. 20

4. Vývoj obvodu posuvného registra ………………………………… 24

4.1. Počiatočné údaje ………………………………………………… 24

4.2. Postup pri vývoji posuvného registra ………………………………… 24

4.3. Vývoj štvorfázového posuvného registra ………………………… 25

5. Záver……………………………………………………………. 27

6. Zoznam referencií …………………………………. 28

2. Úvod

Registre– najbežnejšie komponenty digitálnych zariadení. Operujú s mnohými súvisiacimi premennými, ktoré tvoria slovo. So slovami sa vykonáva množstvo operácií: príjem, vydávanie, ukladanie, posúvanie v bitovej mriežke, bitové logické operácie.

Na posun sa používajú posuvné (sekvenčné) registre n-bitové čísla v jednom smere. Okrem toho ich možno použiť na posun nečíselných informácií.

Posuvné registre sa používajú ako pamäťové zariadenia, ako prevodníky sériového kódu na paralelný, ako oneskorovacie zariadenia a počítadlá impulzov (použitie posuvných registrov ako počítadiel je však značne neekonomické).

3. Prehľad literárnych zdrojov

3.1. Všeobecné informácie o registroch

Registre pozostávajú z bitových obvodov, ktoré obsahujú klopné obvody a najčastejšie aj logické prvky. Pôsobia ako jeden celok.

Podľa počtu premenných prenosových vedení sa registre delia na jednofázové a parafázové a podľa systému synchronizácie na jednocyklové, push-pull a viaccyklové. Hlavným klasifikačným znakom je však spôsob prijímania a vydávania údajov. Na tomto základe rozlišujú paralelný (statický) registre, sekvenčný (posunujúci sa) A paralelne-sériový .

V paralelných registroch sa slová prijímajú a vydávajú vo všetkých bitoch súčasne. Ukladajú slová, ktoré môžu byť podrobené bitovým logickým transformáciám.

V sekvenčných registroch sa slová prijímajú a vydávajú číslicu po číslici. Nazývajú sa posúvanie, pretože časovacie signály pri vstupe a výstupe slov ich posúvajú v bitovej mriežke. Posuvný register môže byť nereverzibilný (s jednosmernými posunmi) alebo reverzibilný (so schopnosťou posúvania v oboch smeroch).

Sériovo-paralelné registre majú vstupy a výstupy sériového aj paralelného typu. K dispozícii sú možnosti so sériovým vstupom a paralelným výstupom (SIPO, Serial Input – Parallel Output), paralelný vstup a sériový výstup (PISO, Parallel Input – Serial Output), ako aj možnosti s možnosťou ľubovoľnej kombinácie spôsobov príjmu a výdaja slová.

V paralelných (statických) registroch medzi sebou bitové obvody nekomunikujú. Spoločné pre bity sú zvyčajne obvody hodín, obvody reset/nastavenie, výstup alebo príjem povolenia, teda riadiace obvody. Príklad obvodu statického registra postaveného na klopných obvodoch typu D s priamymi dynamickými vstupmi, ktoré majú resetovacie vstupy R a výstupy tretieho stavu riadené signálom EZ, je znázornený na postava 1 .

Obrázok 1. Schéma statického registra (a) a jeho konvenčné grafické označenie (b)

Moderná obvodová technika sa vyznačuje konštrukciou registrov na klopných obvodoch typu D, hlavne s dynamickým riadením. Mnohé majú výstupy s tretím stavom. Niektoré registre sú klasifikované ako vyrovnávacie registre, to znamená, že sú navrhnuté tak, aby pracovali s veľkými kapacitnými a/alebo nízkoodporovými aktívne záťaže. Tým je zabezpečená ich prevádzka priamo na diaľnici (bez dodatočných obvodov rozhrania).

Statické registre sa používajú na vytváranie blokov pamäte registrov – súborov registrov.

Hlavné funkcie registrov:

1) Úložisko dát,

2) Príjem informácií,

3) Vydávanie informácií,

4) informačný posun,

5) konverzia kódu,

6) Nastavenie požadovaného čísla na nulu alebo jednotku,

7) Bitové logické operácie: disjunkcia, konjunkcia, sčítanie modulo 2.

3.2. Pochopenie spúšťačov

Spúšťače – veľká trieda elektrické zariadenia, čo mu umožňuje dlhodobo zotrvávať v jednom z dvoch (alebo viacerých) stabilných stavov a striedať ich pod vplyvom vonkajších signálov (ako výsledok regeneračného procesu (proces prechodu v elektrický obvod, na ktoré sa vzťahuje PIC)).

Spúšťač je pulzné logické zariadenie s pamäťou (pamäťový prvok – západka).

Existuje viac ako tucet rôznych integrálnych spúšťačov. Ich klasifikácia je založená na:

Funkčný znak

Metóda zapisovania informácií do spúšťača.

Na základe ich funkčných charakteristík sa rozlišujú T-triggery, JK-triggers, RS-triggers, D-triggers, kombinované spúšťače (TV, DV, E, R) atď.

Podľa spôsobu zaznamenávania (prijímania) informácií sa rozlišujú:

8) Asynchrónne spúšťače:

a) s vnútorným oneskorením;

b) riadené úrovňou vstupného impulzu;

9) Synchrónne spúšťače (taktované):

a) s vnútorným oneskorením;

b) riadené úrovňou časovacieho impulzu:

Jednocyklová akcia (jednostupňová);

Viacnásobná akcia.

Informácie sa zapisujú do taktovaných spúšťačov iba vtedy, keď je aplikovaný aktivačný hodinový impulz. Takéto spúšťače sa delia na úroveň riadené (pre činnosť je potrebná určitá úroveň signálu) a hranové (nezávisia od úrovne signálu, dôležitá je jeho prítomnosť) časovacieho impulzu. Hodinové impulzy sa niekedy nazývajú aj synchronizačné, výkonné alebo príkazové signály (v diagramoch sa zvyčajne označujú písmenom C - Clock).

Dynamický vstup môže byť priamy alebo inverzný. Priame dynamické ovládanie umožňuje prepínanie pri zmene hodinového signálu z nuly na jednotku (). Inverzné dynamické riadenie - zmena hodinového signálu z jednej na nulu ().

Ovládanie hrany časovacieho impulzu:

Riadenie poklesu impulzu časovania:

Ovládanie hornej úrovne časovacieho impulzu:

Ovládanie spodnej úrovne časovacieho impulzu:

Taktované spúšťače s vnútorným oneskorením (spúšťané po skončení signálu) sú spravidla jednostranné. Viaccyklový spúšťa požiar po n- nogo impulz.

Spúšťač RS má dva informačné vstupy: S (Set) a R (Reset). Súčasná aplikácia signálov S a R nie je povolená. Zapnuté Obrázok 2 ukazuje synchrónne spúšťanie RS spúšťané okrajom časovacieho signálu.

Obrázok 2 Synchrónna spúšť RS

Najjednoduchšia spúšť RS má okrem vstupov aj dva výstupy. Výstupy naznačujú Q A . VÝCHOD Q nazývané priame, a - inverzné. Úrovne napätia na oboch výstupoch sú vzájomne inverzné: ak je signál Q= 1, potom = 0, alebo ak Q= 0, potom = 1. Treba tiež poznamenať, že stav spúšťača, v ktorom Q= 1, a = 0, sa nazýva jednotka. Keď je spúšťač nulový Q= 0 a = 1. Pri príchode signálov na vstupy spúšte v závislosti od jej stavu buď dôjde k prepnutiu alebo sa zachová pôvodný stav.

Obrázok 3. - spúšť: jej konvenčné grafické označenie a obvod s dvoma logickými prvkami AND-NOT

Zapnuté Obrázok 3 zobrazuje sa najjednoduchší spúšťač - typ . Používajú sa tu iba dve brány NAND. Účel vstupov: - nastaviť spúšťač do jedného stavu a - vrátiť sa do nulového stavu. Čiarky nad označením vstupu označujú, že klopný obvod sa prepne, keď je vysokoúrovňové vstupné napätie nahradené nízkoúrovňovým napätím ( obrázok 4). Je ľahké vidieť, že keď na vstupoch nie sú prijímané žiadne signály, klopný obvod si zachováva svoj stav. Ak napr. Q= 1 a = 0, to znamená, že spúšť je v jedinom stave, potom keďže výstup DD1 je pripojený k jednému zo vstupov DD2 a výstup DD2 je pripojený k jednému zo vstupov DD1, napätie je aplikovaný na dva vstupy DD2

Obrázok 4. Prevádzkový časový diagram - spúšťač

vysoká a na výstupe nízka (= 0) úroveň. Súčasne je na jednom zo vstupov DD1 nízke napätie a na výstupe vysoké. Ak teraz na vstup dorazí signál s vyznačenou polaritou (moment t1 , obrázok 4), stav spúšte sa nezmení, pretože príchodom signálu na druhý vstup DD1 sa dočasne zmení iba kombinácia signálov na vstupoch (pred odoslaním signálu bola 1 a 0, ale stala sa 0 a 0), ale výstupný stav DD1 zostáva nezmenený. Ak však na vstup dorazí signál (moment t2), oba vstupy DD2 už budú mať napätia rôznych úrovní, stav logické prvky sa zmení a jeho výstup bude mať vysoké napätie. Oba vstupy DD1 budú mať vysoké napätie a nízke napätie na výstupe, to znamená, že spúšť sa „prevráti“ a prejde do iného stavu: Q= 0 a = 1.

Z uvedeného vyplýva, že k zmene stavu spúšte dochádza len vtedy, keď sa na vstupoch striedajú nízkoúrovňové signály a . Navyše, ak takéto signály prídu na oba vstupy súčasne, tak po ich ukončení sa stav spúšťača stane nedefinovaným (stav Q= 0 alebo Q= 1 rovnako pravdepodobné). Preto nie sú na oboch vstupoch povolené súčasné nízkoúrovňové signály.

Činnosť spúšťača je charakterizovaná tabuľkou stavov (indexov n A n+1 označujú, že signál patrí k určitému časovému okamihu tn a ďalší po ňom tn+1):





		Neistý stav

Súčasné napájanie nízkeho napätia na oba vstupy spúšte nie je povolené.

Spúšťač typu RS, podobne ako klopný obvod, si „pamätá“, ktorý z dvoch vstupov (R alebo S) prijal posledný signál: ak je vstup R, spúšťač je v nulovom stave ( Q= 0 a = 1), a ak je vstup S, potom v jednom stave ( Q= 1 a = 0).

Obrázok 5. R.S. - spúšť: jej konvenčné grafické označenie a obvod so štyrmi logickými prvkami AND-NOT

Zapnuté Obrázok 5 ukazuje schému RS klopného obvodu vyrobeného na logických prvkoch NAND. Od klopného obvodu sa líši tým, že ku každému vstupu je pridaný invertor (DD3 a DD4), ktorý zabezpečuje len požadovanú úroveň vstupných signálov.

Zmena vstupných signálov z nízkeho na vysoký vedie k zmene stavu spúšťača (momenty t1, t2, t2 a t5; v momente t4 nedochádza k žiadnemu prevráteniu, pretože spúšť už bol v predchádzajúcom okamihu nastavený do jedného stavu - t3, Obrázok 6).

Obrázok 6.Časový diagram prevádzky RS - spúšťač

Všetko, čo sa hovorí o spúšťači RS, platí aj pre spúšťač -trigger. Jediný rozdiel sa týka inverzie úrovní vstupného signálu (R namiesto a S namiesto ).

Činnosť klopného obvodu RS je charakterizovaná nasledujúcou tabuľkou stavov:





		Neistý stav

3.3. Posunové registre

Spustite posuvný register zavolať súbor spúšťačov s určitými spojeniami medzi nimi, v ktorých fungujú ako jediné zariadenie. Sekvenčné (posunovacie) registre sú reťazou bitových obvodov spojených prenosovými obvodmi.

V jednocyklových registroch posunuté o jeden bit doprava ( obrázok 7) slovo sa posunie, keď príde synchronizačný signál. Vstup a výstup sú sériové (DSR – Data Serial Right). Zapnuté Obrázok 8 ukazuje obvod registra posunutý doľava (dátový vstup DSL - Data Serial Left) a Obrázok 9 ilustruje princíp konštrukcie reverzibilného registra, v ktorom existujú spojenia medzi klopnými obvodmi s oboma susednými bitmi, ale zodpovedajúce signály umožňujú činnosť iba jedného z týchto spojení (príkazy „vľavo“ a „vpravo“ nie sú dané súčasne) .

Obrázok 7. Obvod registra s posunom doprava

Kreslenie 8 . Obvod ľavého posuvného registra

Kreslenie 9 . Obvod reverzného registra

Podľa požiadaviek na synchronizáciu v posuvných registroch, ktoré nemajú logické prvky v medzibitových spojeniach, nie je možné použiť jednostupňové klopné obvody riadené úrovňou, pretože niektoré klopné obvody sa môžu opakovane prepínať počas pôsobenia povoľovacej úrovne. hodinový signál, čo je neprijateľné. V týchto schémach by sa mali používať spúšťače s dynamickým ovládaním (dvojstupňové).

Vzhľad logických prvkov a navyše logických obvodov nejednotkovej hĺbky v medzibitových spojeniach zjednodušuje plnenie prevádzkových podmienok registrov a rozširuje škálu typov klopných obvodov vhodných pre tieto obvody.

Viaccyklové posuvné registre sú riadené niekoľkými hodinovými sekvenciami. Z nich sú najznámejšie push-pull s hlavnými a doplnkovými registrami, postavené na jednoduchých jednostupňových spúšťačoch ovládaných levelom. Na hodinách C1 sa obsah hlavného registra prepíše do doplnkového registra a na hodinách C2 sa vráti do hlavného registra, ale na susedné bity, čo zodpovedá slovnému posunu. Z hľadiska nákladov na vybavenie a výkonu sa táto možnosť blíži k jednocyklovému registru s dvojstupňovými klopnými obvodmi.

Posuvný register obsahuje sadu klopných obvodov s určitými spojeniami medzi nimi a organizácia týchto spojení je taká, že pri aplikácii hodinového impulzu, spoločného pre všetky klopné obvody, sa výstupný stav každého klopného obvodu posunie na ten susedný. V závislosti od organizácie spojení môže tento posun nastať doľava alebo doprava:

Shift doľava

Shift doprava

Je možné zadať informácie do registra rôzne cesty, najčastejšie sa však používa paralelný alebo sériový vstup, pri ktorom sa binárne číslo zadáva buď súčasne do všetkých bitov registra, alebo postupne v čase po jednotlivých bitoch. V impulzných počítadlách sa používajú posuvné registre so sekvenčným vstupom a výstupom informácie a s posunom doprava. Zapnuté Obrázok 10 a Je zobrazená schéma štvorbitového posuvného registra vytvoreného na RS klopných obvodoch. V tejto schéme každý výstup Q Spúšť je pripojená k vstupu S následného výboja a každý výstup je pripojený k vstupu R. Hodinové vstupy všetkých klopných obvodov sú navzájom spojené a synchronizačný signál je prijímaný jedným spoločným impulzom cez AND-NOT. logický prvok (DD7). Stav prvého spustenia je určený vstupnými signálmi na vstupoch X1, X2 logického prvku AND-NOT (DD5). Aktuálne informácie sa privádzajú na vstup X1 a signál umožňujúci ich prenos na vstup X2. Hradlo NOT (DD6) sa používa na invertovanie vstupného signálu privedeného na vstup S.

Zapnuté Obrázok 10b Sú zobrazené časové diagramy výstupných signálov klopných obvodov a stav registrov pri zápise jedného signálu na prvú číslicu. Ak sa po príchode prvého hodinového impulzu nastavia signály X1 = X2 = 1 na vstupoch X1 a X2, ktoré sa potom odstránia príchodom druhého hodinového impulzu, potom sa signál zapíše do prvý spúšťač Q 1 = 1. S príchodom druhého hodinového impulzu sa zapíše signál do prvého spúšťača Q 1 = 0 a na výstupe druhého spúšťača sa objaví signál Q 2 = 1, ktorý bol predtým na výstupe druhého spúšťača. Keď prídu následné hodinové impulzy, jeden signál sa postupne presunie do tretieho a štvrtého klopného obvodu, po ktorom sa všetky klopné obvody nastavia do nulového stavu.

n	*Q 1*	*Q 2*	*Q 3*	*Q 4*

Kreslenie 10 . Schéma štvorfázového posuvného registra (a), časové diagramy jeho signálov a stavy registra pri zápise jedného signálu na prvú číslicu (b)

Posuvné registre je možné realizovať aj pomocou klopných obvodov D alebo klopných obvodov JK. Všetky posuvné registre majú nasledujúce ustanovenia:

1) je potrebné vopred nastaviť počiatočný stav a zadať jednotku do prvého spúšťača

2) na registráciu od n spúšťa po prijatí n vstupných hodinových impulzov je na výstupe pôvodne zadaná jednotka, v dôsledku čoho sú priame výstupy všetkých registrov v nulovom stave.

Integrované čipy posuvného registra sú reverzibilné, to znamená, že vykonávajú posun v akomkoľvek smere: doľava alebo doprava. Smer posunu je určený hodnotou riadiaceho signálu.

Obrázok 11. Implementácia posuvného registra na klopných obvodoch RS s jedným zakončením

Sériový posuvný register má dve nevýhody: umožňuje zadať iba jeden bit informácie na každý hodinový impulz a navyše pri každom posunutí informácie v registri doprava sa stratí informačný bit úplne vpravo. Zapnuté Obrázok 12 ukazuje systém, ktorý umožňuje súčasné paralelné načítanie 4 bitov informácií.

Obrázok 12. Štrukturálna schéma 4-bitový paralelný register

Vstupy 1, 2, 3, 4 v tomto zariadení sú informačné vstupy. Tento systém môže byť vybavený ďalšou užitočnou charakteristikou – možnosťou kruhového pohybu informácií, kedy sa dáta z výstupu zariadenia vracajú na jeho vstup a nestrácajú sa.

Obrázok 13. Logický obvod štvorbitového paralelného kruhového registra

Obvod 4-bitového paralelného kruhového posuvného registra je znázornený na Obrázok 13. Tento posuvný register používa štyri JK klopné obvody. Vďaka reťazi spätná väzba informácie vložené do registra, ktoré sa zvyčajne stratia na výstupe štvrtého klopného obvodu, budú cirkulovať cez posuvný register. Signál na vymazanie registra (nastavte jeho výstupy do stavu 0000) je logická úroveň 0 na vstupe CLR. Paralelné vstupy dátového zaťaženia 1, 2, 3 a 4 sú pripojené k prednastaveným (PS) vstupom spúšťania, čo umožňuje nastaviť logickú 1 na ľubovoľnom výstupe (1, 2, 3, 4). Ak sa na jeden z týchto vstupov čo i len krátko privedie logická 0, potom sa na príslušnom výstupe nastaví logická 1. Aplikovanie hodinových impulzov na C vstupy všetkých JK klopných obvodov vedie k posunu informácie v registri do správny. Od štvrtého spúšťača sa dáta prenášajú do prvého spúšťača (kruhový pohyb informácií).

Stôl 1.

№ linky	Vstupy		Výstupy
		Hodiny č.
		Hodiny č.

Princíp činnosti paralelného posuvného registra je opísaný v stôl 1. Po zapnutí napájania je možné na výstupoch registra nastaviť ľubovoľnú binárnu kombináciu, ako napríklad v riadku 1 tabuľky. Aplikácia logickej 0 na vstupy klopných obvodov CLR spustí vymazanie registra (riadok 2). Ďalej (riadok 3) sa do registra nahrá binárna kombinácia 0100. Po sebe idúce hodinové impulzy spôsobia posun zadávanej informácie doprava (riadky 4 - 8). V riadkoch 5 a 6: jeden z klopného obvodu úplne vpravo (štvrtý) sa prenesie do klopného obvodu úplne vľavo (prvý). V tomto prípade môžeme hovoriť o kruhovom pohybe jednotky v registri. Ďalej (riadok 9) sa opäť spustí vymazanie registra pomocou vstupu CLR. Načíta sa nová binárna kombinácia 0110 (riadok 10). Aplikácia 5 hodinových impulzov (riadky 11-15) má za následok kruhový posun informácií o 5 pozícií doprava. Na vrátenie údajov do pôvodného stavu sú potrebné 4 hodinové impulzy.

Ak je posuvný register podľa Obrázok 13 prerušte spätnú väzbu, potom dostaneme pravidelný paralelný posuvný register: možnosť kruhového pohybu informácií bude vylúčená.

Obrázok 14. Trojcyklový posuvný register na RS klopných obvodoch

3.4. Univerzálne registre

Často namiesto klasických sériových alebo paralelných je potrebné použiť zložitejšie posuvné registre: s paralelným synchrónnym záznamom informácie, reverzibilné, reverzibilné s paralelným synchrónnym záznamom. Takéto registre sú tzv univerzálny .

Existuje mnoho sérií IC registrov, multimódových (multifunkčných) alebo univerzálnych, schopných vykonávať súbor mikrooperácií. Multi-režim sa dosiahne zložením častí potrebných na vykonávanie rôznych operácií v rovnakej schéme. Riadiace signály, ktoré určujú typ vykonávanej práce daný čas operácie aktivujú časti obvodu potrebné na to.

Obrázok 15. Univerzálne posuvné registre: a – K155IR13, b – K500IR141, c – KM155IR1

Zapnuté Obrázok 15 sú znázornení traja typickí predstavitelia univerzálnych posuvných registrov rady K155, KM155 a K500.

Čip IR13 ( Obrázok 15a) je osembitový reverzibilný posuvný register s povolenou hodinovou frekvenciou do 25 MHz a s odberom prúdu do 40 mA. Má paralelné vstupy a výstupy, asynchrónny resetovací vstup, DSL (ľavý posun) a DSR (pravý posun) vstupy na základe rozdielu hodinových impulzov C, vstupy voľby režimu S0 a S1. Keď S0 = 0, S1 = 1, informácia sa posunie doprava, keď S0 = 1, S1 = 0 – doľava a keď S0 = S1 = 1 – informácia sa zapíše do registra.

Čip IR141 ( Obrázok 15 b) je univerzálny štvorbitový posuvný register postavený na logike spojenej s emitorom. Frekvencia hodín– až 150 MHz. Prúdový odber je minimálne 120 mA. Keď S0 = 0, S1 = 1, informácia sa posunie doprava, keď S0 = 1, S1 = 0 – doľava a keď S0 = S1 = 1 – uloženie čísla, keď S0 = S1 = 0 – nastavenie číslo.

Mikroobvod IR1 ( Obrázok 15 palcov) je posuvný register so synchrónnym záznamom informácií na RS klopných obvodoch. Vstupy 1 – 4 sú určené na paralelný záznam informácií, vstup D na sekvenčný záznam. Vstup V – ovládanie. Keď V = 0, obvod pracuje ako posuvný register na základe zápornej hrany (od 1 do 0) signálu C1 a keď V = 1, obvod pracuje v režime synchrónneho zápisu do registra vstupných signálov 1. – 4 na základe zápornej hrany signálu C2.

Registre s rôznymi typmi vstupu a výstupu slúžia ako hlavné bloky prevodníkov paralelných kódov na sériové a naopak. Zapnuté Obrázok 16 znázorňuje obvod prevodníka paralelného na sériový kód na báze osembitového registra typu SI/PO/SO. V tomto obvode záporný štartovací impulz St, ktorý nastavuje úroveň logickej nuly na hornom vstupe prvku 1, vytvára jediný paralelný signál príjmu dát na vstupe L (Load), cez ktorý sa konvertované slovo načíta do bitov 1– 7 registra a do bitu nula – konštanta 0. Na sériový vstup DSR je privedená konštanta 1. Po načítaní sa teda v registri vytvorí slovo. Hodinové impulzy prichádzajúce na vstup C spôsobia, že slovo sa posunie doprava. Shifty vypisujú slovo v sériovej forme cez výstup Q7. Po informačných bitoch nasleduje 0, za ktorou nasleduje reťaz jednotiek. Zatiaľ čo nula sa z registra neodstráni, na výstupe prvku 2 funguje jediný signál. Po výstupe nuly sa všetky vstupy prvku 2 stanú jedným, jeho výstup sa stane nulou a generuje signál cez prvok 1 automatické sťahovanie nasledujúce slovo, po ktorom sa cyklus konverzie opakuje.

Obrázok 16. Paralelne k obvodu sériového prevodníka

Moderné registre nie sú vhodné na vykonávanie bitových logických operácií, ale v prípade potreby ich možno vykonať pomocou registrov na RS klopných obvodoch. Na vykonanie operácie OR sa prvé slovo privedie na vstup S statického registra s počiatočným nulovým stavom, ktorého jednotkové číslice nastavujú zodpovedajúce klopné obvody. Potom, bez resetovania registra, je druhé slovo privedené na S výstupy.

Pri vykonávaní bitovej operácie AND v prvom hodinovom cykle sa prvé slovo privedie na S vstupy registra, čím sa ustanovia tie bity registra, v ktorých má toto slovo jednotky. Potom by sa v registri malo použiť druhé slovo. Aby register zachoval jednotky len v tých bitoch, v ktorých majú obe slová jednotky, druhé slovo sa privádza na vstupy R klopných obvodov v inverznej forme.

Sčítanie modulo 2 môže byť uskutočnené obvodom s klopnými obvodmi typu T v bitoch tak, že sa naň postupne v čase použijú dve slová.

4. Návrh obvodu posuvného registra

4.1. Počiatočné údaje

Hodinové impulzy sú nastavené na kladnú polaritu.

4.2. Postup návrhu zmenového registra

a) Zváženie všeobecných požiadaviek na dizajn registra.

b) Vývoj posuvného registra.

c) Popis činnosti vyvíjaného obvodu.

4.3. Vývoj štvorfázového posuvného registra

Je potrebné vyvinúť štvorfázový posuvný register pomocou RS klopných obvodov. Nech je to pravotočivé. Potrebujeme k tomu štyri synchrónne klopné obvody RS so synchronizáciou hrany hodinových impulzov a určitým počtom logických prvkov na vytvorenie prenosových obvodov. Keďže posuvné registre so sériovým vstupom a výstupom majú nízky výkon, vyvinieme obvod s paralelným vstupom a výstupom.

Obrázok 17. Vyvinutý obvod pravotočivého synchrónneho registra na RS klopných obvodoch

Invertovaním signálu na spúšťacích vstupoch zaisťujeme, že na vstupy S a R nie je možné dodávať napätie rovnakej úrovne. To znamená, že keď S = 0, R = 1, dostaneme na výstupe 0, keď S = 1, R = 0, dostaneme na výstupe 1. Na vstupy posuvného registra je potrebné osadiť štyri prvky s nasledujúcou pravdivostnou tabuľkou:

Pripojením štvrtého výstupu k prvému vstupu získame prstencový pravotočivý register. Informácie z výstupu Q4 sa nestratia, ale budú recirkulované.

Keďže takýto posuvný register je štvorbitový, počet možných kombinácií na vstupe bude 16. Uvažujme fungovanie nášho registra, keď sú na vstup dodávané nejaké kombinácie.

Kombinácia č.	Vchod		VÝCHOD
Kombinácia č.		Hodiny č.

5. Záver

Projekt kurzu skúmal klasifikáciu registrov a princípy ich fungovania. Zvažujú sa typy a princípy fungovania spúšťačov ako hlavných komponentov registrov. Podrobne boli preskúmané posuvné registre a najmä posuvné registre na RS klopných obvodoch.

Bol navrhnutý aj pravotočivý prstencový synchrónny štvorbitový register založený na štyroch RS klopných obvodoch a ôsmich logických prvkoch. Poskytuje sa tabuľka, ktorá popisuje činnosť registra pre niektoré kombinácie vstupov.

6. Zoznam použitých referencií

1. Pryanishnikov V.A. Elektronika (priebeh prednášok). – S-P., 1998

2. Skarzhepa V.A., Lutsenko A.N. Elektronika a mikroobvody (prvá časť). – K.: Vyššia škola, 1989

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

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

5. Adresár moderných integrovaných obvodov

Posuvný register klopného obvodu je súbor klopných obvodov s určitými spojeniami medzi nimi, v ktorých fungujú ako jediné zariadenie. Sekvenčné (posunovacie) registre sú reťazou bitových obvodov spojených prenosovými obvodmi.

V jednocyklových registroch s jednobitovým posunom doprava (obrázok 7) sa slovo posunie pri prijatí synchronizačného signálu. Vstup a výstup sú sériové (DSR - Data Serial Right). Na obrázku 8 je znázornený obvod registra s posunom doľava (vstup dát DSL - Data Serial Left) a na obrázku 9 je znázornený princíp konštrukcie reverzného registra, v ktorom sú spojenia medzi klopnými obvodmi s oboma susednými bitmi, ale zodpovedajúce signály umožňujú iba činnosť jedného z týchto spojení (príkazy „vľavo“ a „vpravo“ sa nedávajú súčasne).

Obrázok 7. Obvod registra s posunom doprava

Obrázok 8. Obvod ľavého posuvného registra

Obrázok 9. Obvod reverzného registra

Shift doľava

Shift doprava

Zadávanie informácií do registra je možné vykonávať rôznymi spôsobmi, najčastejšie sa však používa paralelný alebo sekvenčný vstup, pri ktorom sa binárne číslo zadáva buď súčasne do všetkých bitov registra, alebo postupne v čase po jednotlivých bitoch. V impulzných počítadlách sa používajú posuvné registre so sekvenčným vstupom a výstupom informácie a s posunom doprava. Obrázok 10a zobrazuje schému štvorbitového posuvného registra vytvoreného na RS klopných obvodoch. V tomto obvode je každý výstup Q klopného obvodu pripojený k vstupu S nasledujúcej číslice a každý výstup je pripojený k vstupu R. Hodinové vstupy všetkých klopných obvodov sú spojené dohromady a synchronizačný signál je prijaté jedným spoločným impulzom cez bránu NAND (DD7). Stav prvého spustenia je určený vstupnými signálmi na vstupoch X1, X2 logického prvku AND-NOT (DD5). Aktuálne informácie sa privádzajú na vstup X1 a signál umožňujúci ich prenos na vstup X2. Hradlo NOT (DD6) sa používa na invertovanie vstupného signálu privedeného na vstup S.

Obrázok 10b ukazuje časové diagramy výstupných signálov spúšťačov a stav registrov pri zápise jedného signálu na prvú číslicu. Ak sa po príchode prvého hodinového impulzu nastavia na vstupoch X1 a X2 signály X1 = X2 = 1, ktoré sa potom príchodom druhého hodinového impulzu odstránia, potom bude signál Q1 = 1 Po príchode druhého hodinového impulzu sa pri prvom spustení zaznamená signál Q1 = 0 a na výstupe druhého spúšťača sa objaví signál Q2 = 1, ktorý bol predtým na výstupe druhý spúšťač. Keď prídu následné hodinové impulzy, jeden signál sa postupne presunie do tretieho a štvrtého klopného obvodu, po ktorom sa všetky klopné obvody nastavia do nulového stavu.

Obrázok 10. Schéma štvorfázového posuvného registra, časové diagramy jeho signálov a stavy registra pri zápise jedného signálu na prvú číslicu

Posuvné registre je možné realizovať aj pomocou klopných obvodov D alebo klopných obvodov JK. Všetky posuvné registre majú nasledujúce ustanovenia:

1) je potrebné vopred nastaviť počiatočný stav a zadať jednotku do prvého spúšťača
2) pre register n klopných obvodov je po príchode n vstupných hodinových impulzov na výstupe pôvodne zadaná jednotka, v dôsledku čoho sú priame výstupy všetkých registrov v nulovom stave.

Integrované čipy posuvného registra sú reverzibilné, to znamená, že vykonávajú posun v akomkoľvek smere: doľava alebo doprava. Smer posunu je určený hodnotou riadiaceho signálu.

Obrázok 11. Implementácia posuvného registra na klopných obvodoch RS s jedným zakončením

Sériový posuvný register má dve nevýhody: umožňuje zadať iba jeden bit informácie na každý hodinový impulz a navyše pri každom posunutí informácie v registri doprava sa stratí informačný bit úplne vpravo. Obrázok 12 zobrazuje systém, ktorý umožňuje súčasné paralelné načítanie 4 bitov informácií.

Obrázok 12. Bloková schéma 4-bitového paralelného registra

Obrázok 13. Logická schéma štvorbitového paralelného kruhového registra

Obvod 4-bitového paralelného kruhového posuvného registra je znázornený na obrázku 13. V tomto posuvnom registri sú použité štyri JK klopné obvody. Vďaka spätnej väzbe budú informácie vložené do registra, ktoré sa zvyčajne stratia na výstupe štvrtého klopného obvodu, cirkulovať cez posuvný register. Signál na vymazanie registra (nastavte jeho výstupy do stavu 0000) je logická úroveň 0 na vstupe CLR. Paralelné vstupy dátového zaťaženia 1, 2, 3 a 4 sú pripojené k prednastaveným (PS) vstupom spúšťania, čo umožňuje nastaviť logickú 1 na ľubovoľnom výstupe (1, 2, 3, 4). Ak sa na jeden z týchto vstupov čo i len krátko privedie logická 0, potom sa na príslušnom výstupe nastaví logická 1. Aplikovanie hodinových impulzov na C vstupy všetkých JK klopných obvodov vedie k posunu informácie v registri do správny. Od štvrtého spúšťača sa dáta prenášajú do prvého spúšťača (kruhový pohyb informácií).

Linka č.
		Hodiny č.

Princíp činnosti paralelného posuvného registra je opísaný v tabuľke 1. Po zapnutí napájania je možné na výstupoch registra nastaviť ľubovoľnú binárnu kombináciu, ako napríklad v riadku 1 tabuľky. Aplikácia logickej 0 na vstupy klopných obvodov CLR spustí vymazanie registra (riadok 2). Ďalej (riadok 3) sa do registra nahrá binárna kombinácia 0100. Po sebe idúce hodinové impulzy spôsobia posun zadávanej informácie doprava (riadky 4 - 8). V riadkoch 5 a 6: jeden z klopného obvodu úplne vpravo (štvrtý) sa prenesie do klopného obvodu úplne vľavo (prvý). V tomto prípade môžeme hovoriť o kruhovom pohybe jednotky v registri. Ďalej (riadok 9) sa opäť spustí vymazanie registra pomocou vstupu CLR. Načíta sa nová binárna kombinácia 0110 (riadok 10). Aplikácia 5 hodinových impulzov (riadky 11-15) má za následok kruhový posun informácií o 5 pozícií doprava. Na vrátenie údajov do pôvodného stavu sú potrebné 4 hodinové impulzy.

Ak prerušíme spätnú väzbu v posuvnom registri na obrázku 13, dostaneme pravidelný paralelný posuvný register: vylúči sa možnosť kruhového pohybu informácií.

Obrázok 14. Trojcyklový posuvný register na klopných obvodoch RS

1. Obsah

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

3. Prehľad literárnych zdrojov ………………………………… 3

3.1. Všeobecné informácie o registroch ………………………………… 3

3.2. Všeobecné informácie o spúšťačoch ……………………………….. 6

3.3. Posunové registre ……………………………………….. 12

3.4. Univerzálne registre ………………………………………. 20

4. Vývoj obvodu posuvného registra ………………………………… 24

4.1. Počiatočné údaje ………………………………………………… 24

4.2. Postup pri vývoji posuvného registra ………………………………… 24

4.3. Vývoj štvorfázového posuvného registra ………………………… 25

5. Záver……………………………………………………………. 27

6. Zoznam referencií …………………………………. 28

2. Úvod

Na posun sa používajú posuvné (sekvenčné) registre n-bitové čísla v jednom smere. Okrem toho ich možno použiť na posun nečíselných informácií.

3. Prehľad literárnych zdrojov

3.1. Všeobecné informácie o registroch

Registre pozostávajú z bitových obvodov, ktoré obsahujú klopné obvody a najčastejšie aj logické prvky. Pôsobia ako jeden celok.

V paralelných registroch sa slová prijímajú a vydávajú vo všetkých bitoch súčasne. Ukladajú slová, ktoré môžu byť podrobené bitovým logickým transformáciám.

Obrázok 1. Schéma statického registra (a) a jeho konvenčné grafické označenie (b)

Moderná obvodová technika sa vyznačuje konštrukciou registrov na klopných obvodoch typu D, hlavne s dynamickým riadením. Mnohé majú výstupy s tretím stavom. Niektoré registre sú klasifikované ako vyrovnávacie registre, to znamená, že sú navrhnuté na prácu s veľkými kapacitnými a/alebo nízkoodporovými aktívnymi záťažami. Tým je zabezpečená ich prevádzka priamo na diaľnici (bez dodatočných obvodov rozhrania).

Statické registre sa používajú na vytváranie blokov pamäte registrov – súborov registrov.

Hlavné funkcie registrov:

1) Ukladanie informácií,

2) Príjem informácií,

3) poskytovanie informácií,

4) informačný posun,

5) konverzia kódu,

6) Nastavenie požadovaného čísla na nulu alebo jednotku,

7) Bitové logické operácie: disjunkcia, konjunkcia, sčítanie modulo 2.

3.2. Pochopenie spúšťačov

Spúšťače – veľká trieda elektrických zariadení, ktoré mu umožňujú zotrvať v jednom z dvoch (alebo viacerých) stabilných stavov po dlhú dobu a striedať ich pod vplyvom vonkajších signálov (ako výsledok regeneračného procesu (prechodový proces v pokrytom elektrickom obvode) od PIC)).

Spúšťač je pulzné logické zariadenie s pamäťou (pamäťový prvok – západka).

Existuje viac ako tucet rôznych integrálnych spúšťačov. Ich klasifikácia je založená na:

Funkčný znak

Metóda zapisovania informácií do spúšťača.

Na základe ich funkčných charakteristík sa rozlišujú T-triggery, JK-triggers, RS-triggers, D-triggers, kombinované spúšťače (TV, DV, E, R) atď.

Podľa spôsobu zaznamenávania (prijímania) informácií sa rozlišujú:

8) Asynchrónne spúšťače:

a) s vnútorným oneskorením;

b) riadené úrovňou vstupného impulzu;

9) Synchrónne spúšťače (taktované):

a) s vnútorným oneskorením;

b) riadené úrovňou časovacieho impulzu:

Jednocyklová akcia (jednostupňová);

Viacnásobná akcia.

Riadenie hrany časovacieho impulzu: Riadenie poklesu časovacieho impulzu: Riadenie hornej úrovne časovacieho impulzu:

Ovládanie spodnej úrovne časovacieho impulzu:

Taktované spúšťače s vnútorným oneskorením (spúšťané po skončení signálu) sú spravidla jednostranné. Viaccyklový spúšťa požiar po n- nogo impulz.

Obrázok 2 Synchrónna spúšť RS

Najjednoduchšia spúšť RS má okrem vstupov aj dva výstupy. Výstupy naznačujú Q A

. VÝCHOD Q nazývané priame, a - inverzné. Úrovne napätia na oboch výstupoch sú vzájomne inverzné: ak je signál Q= 1, potom = 0, alebo ak Q= 0, potom = 1. Treba tiež poznamenať, že stav spúšťača, v ktorom Q= 1, a = 0, sa nazýva jednotka. Keď je spúšťač nulový Q= 0 a = 1. Pri príchode signálov na vstupy spúšte v závislosti od jej stavu buď dôjde k prepnutiu alebo sa zachová pôvodný stav.

Obrázok 3. - spúšť: jej konvenčné grafické označenie a obvod s dvoma logickými prvkami AND-NOT

Posuvné registre sú široko používané na ukladanie a spracovanie informácií v mikropočítačoch. Posuvný register pozostáva zo série klopných obvodov (jeden pre každý bit informácie) spojených tak, že výstup každého klopného obvodu je spojený so vstupom nasledujúceho. Informácie v registri sa s každým hodinovým impulzom posúvajú o jeden bit doprava alebo doľava. Toto zariadenie je ideálne na spracovanie sériových informácií (dodávaných po jednom bite), konverziu paralelných informácií (všetky bity prichádzajú súčasne) na sériové a sériové na paralelné.

Posuvné registre sú realizované na zariadeniach SIS vyrobených pomocou klopných obvodov RS, JK, alebo D a rozdiely medzi nimi súvisia najmä so spôsobom spracovania vstupných a výstupných údajov. Táto časť popisuje hlavné typy týchto registrov.

Ryža. 2.29. Typický 4-bitový register so sériovým vstupom.

Ryža. 2.30. Časový diagram činnosti 4-bitového posuvného registra.

Posuvný register sériového vstupu.

Posuvný register sériového vstupu je zariadenie, do ktorého sa údaje vkladajú postupne, ako je znázornené na obr. 2.29 pre 4-bitový posuvný register. V tomto prípade sa používajú D-spúšťače. Register funguje nasledovne. V počiatočnej polohe sa na vstup „Set to 0“ privedie resetovací impulz (logická 0), čím sa výstupy Q 0 -Q 3 nastavia na 0. Potom sa na sériový vstup privedie prvý bit dát. Keď je vystavený stúpajúcej hrane prvého hodinového impulzu, Q 0 nadobúda hodnotu rovnajúcu sa D 1 . Potom sa D 2 privedie na sériový vstup. Keď je vystavený nábežnej hrane druhého hodinového impulzu, Q 0 = D 2 a Q 1 = D 1 . Tento proces pokračuje, po štyroch hodinových impulzoch máme Q 0 =D 4, Q 1 =D 3, Q 2 =D 3, Q 3 =D 1. Časový diagram pre sekvenčne prichádzajúce vstupné dáta je znázornený na obr. 2.30.

Dátový výstup môže byť sériový alebo paralelný. V druhom prípade posuvný register funguje ako sériovo-paralelný prevodník. Je zrejmé, že pre posuvné registre, ktoré majú veľký počet bitov (viac ako osem), paralelné výstupy nie sú praktické kvôli veľkému počtu výstupov v puzdre IC. Existujú posuvné registre s viac ako 1000 bitmi.

Posuvný register paralelného vstupu

Posuvný register s paralelným vstupom je zariadenie, do ktorého vstupné dáta prichádzajú súčasne paralelnými informačnými kanálmi (obr. 2.31) Údaje sa do registra zapisujú nasledovne. Najprv sa obsah registra vynuluje privedením impulzu (logická 0) na vstup „Set to 0“. Ďalej sa na vstupy privádzajú D1-D4 a na záznamový vstup sa privádza impulz (logická 1). To spôsobí, že sa informácie zapíšu do všetkých registrov pomocou prednastavených vstupov. Potom sa s každým hodinovým impulzom informácia posunie o jeden bit doprava. Dátový výstup môže byť sériový alebo paralelný. Mnoho posuvných registrov na báze IC má paralelný vstup a sériový výstup. Tieto zariadenia sú známe ako paralelné-sériové prevodníky.

Vo vyššie opísaných posuvných registroch sa pri každom hodinovom impulze uskutočnil posun v jednom smere. V mnohých prípadoch je však žiaduce mať možnosť posúvať informácie doľava aj doprava. Registre, ktoré majú túto schopnosť, sa nazývajú reverzibilné posuvné registre. Riadenie posunu v takýchto registroch sa vykonáva pripojením výstupov klopných obvodov k príslušným vstupom pri radení doľava alebo doprava. Smer radenia je riadený vstupom "spôsob prevádzky". Reverzibilné posuvné registre so sériovými a paralelnými vstupmi a výstupmi sa nazývajú univerzálne posuvné registre.

Ryža. 2.31. Typický 4-bitový posuvný register s paralelným výstupom.

Príklad registrácie

V mikroobvode IR1 je každý bit tvorený synchrónnym dvojstupňovým spúšťačom RS so vstupnou logikou (obr. 2.32). Posuvný register umožňuje implementovať nasledujúce prevádzkové režimy: zaznamenávanie informácií pomocou paralelného kódu; posun doprava; posun doľava. Prevádzkový režim registra je riadený cez vstupy VI, V2, C1, C2 (piny 1, 6, 9, 8).

Ryža. 2.32. Logická štruktúra Mikroobvody IR1

Ak chcete zapisovať do informačného registra pomocou paralelného kódu, priveďte vysoké napätie na riadiaci vstup režimu V2, nízke napätie na vstup C2 a informačné signály na vstupy D1 - D8. Napätie na vstupoch C1, VI môže byť ľubovoľné. Na posunutie informácie zaznamenanej v paralelnom kóde doprava sa na vstup C2 (pin 8) privedú hodinové impulzy. V tomto prípade by malo byť napätie na vstupe V2 (pin 6) udržiavané na vysokej úrovni. Pri vykonávaní operácií s údajmi prezentovanými v sériovom kóde sa na informačný vstup VI (kolík 1) privádzajú vstupné informácie vo forme sekvencie impulzov, na vstup synchronizácie C1 (kolík 9) sa privádzajú hodinové impulzy a nízkoúrovňové napätie. sa udržiava na vstupoch V2, D1 - D8. Prevádzkové režimy IS IR1 pre rôzne typy záznamu informácií sú uvedené v tabuľke. 2.11.

Pri posúvaní doľava sa na vstup voľby režimu V2 privádza vysoké napätie, ktoré blokuje prechod hodinových impulzov pre posun doprava. Ak sa v tomto prípade paralelný kód čísla neprivedie na vstupy paralelného kódu bitov D1 - D8, ale výstup posledného bitu je pripojený na vstup paralelného kódu predchádzajúceho bitu, jeho výstup s podobným vstupom predchádzajúceho bitu atď., potom dostaneme ľavý posuvný register. Vstupom sériového kódu je v tomto prípade vstup paralelného kódu posledného bitu posuvného registra.

Mikroobvody IR1 možno použiť ako hlavný prvok v aritmetických vyrovnávacích pamäťových zariadeniach, oneskorovací prvok pre n hodinových cyklov, prevodník sériových kódov na paralelné a naopak, frekvenčný delič, slučkový rozdeľovač impulzov atď.

Registrovať. Posunový register

Register je zariadenie vyrobené z klopných obvodov na vykonávanie série akcií s binárnymi číslami. Pre tých, ktorí nevedia, čo je spúšťač, odporúčame zoznámiť sa s najjednoduchším spúšťačom RS.

Najjednoduchšou funkciou registrov je zapamätať si číslo a uložiť ho na dlhú dobu. Tieto zariadenia sa nazývajú úložné registre. Tu je jednoduchý príklad.

Číslo, ktoré je potrebné uložiť, sa privedie na vstupy D0 - D2. Akonáhle sa na vstupe C objaví synchronizačný impulz, číslo sa zapíše do spúšťača, čím sa zmení ich stav. Na obrázku je znázornený trojbitový uchovávací register. Keď je na vstupy privedené číslo 111 2, objaví sa aj na priamych výstupoch spúšťačov ( Q0 - Q2). Pri inverzných výstupoch ( Q0 - Q2) bude prirodzene 000 2 . Signál R ( Resetovať) alebo reset, klopné obvody sa nastavia do nulového stavu.

Typicky sa používajú registre pozostávajúce zo 4, 8 alebo 16 klopných obvodov. Obrázok štvorbitového registra zapnutý obvodové schémy môže byť takto.

Na obrázku nie sú znázornené inverzné výstupy spúšťačov a signálu R. Registre sú vždy označené latinkou RG. Ak sa register posúva, potom sa pod označením nakreslí šípka smerujúca doľava, doprava alebo dvojitá.

Posuvné registre alebo posuvné registre.

Posuvný register je zariadenie pozostávajúce z niekoľkých klopných obvodov zapojených do série, ktorých počet určuje kapacitu registra. Registre sú široko používané v počítačová technológia na konverziu kódov. Paralelne so sériovým a naopak.

Okrem toho sú základom posuvné registre ( ALU) aritmeticko-logického zariadenia, pretože keď sa binárne číslo zapísané v registri posunie o jednu číslicu doľava, číslo sa vynásobí dvoma, a keď sa číslo posunie o jednu číslicu doprava, číslo sa vydelí dvoma . Preto najrozšírenejší reverzibilné alebo obojsmerný registrov.

Zvážte štvorbitový posuvný register, ktorý prevádza sériový binárny kód na paralelný binárny kód. Použitie sériového kódu je odôvodnené skutočnosťou, že cez jednu linku je možné prenášať obrovské množstvo informácií. Príkladom by mohla byť univerzálna sériová zbernica - USB vstup akékoľvek zariadenie. Počet spúšťačov v tomto registri môže byť ľubovoľný. Stačí pripojiť priamy výstup Q3 s D vstup ďalšieho spúšťača a tak ďalej, kým sa nedosiahne požadovaná kapacita.

Register funguje nasledovne. Prvý informačný bit prichádza na vstup D0. Súčasne s týmto bitom prichádza na vstup hodinový impulz S. Vstupy S všetky spúšťače zahrnuté v registri sú navzájom kombinované. S príchodom prvého hodinového impulzu úroveň na vstupe D0 zapísaný na prvý spúšťač a z výstupu Q0 príde na vstup ďalšieho spúšťača, ale zápis do druhého spúšťača nenastane, pretože hodinový impulz už skončil.

Keď príde ďalší hodinový impulz, úroveň prítomná na vstupe druhého klopného obvodu sa v ňom uloží a prejde na vstup tretieho klopného obvodu. Súčasne je nasledujúci informačný bit uložený v prvom klopnom obvode. Po príchode štvrtého hodinového impulzu sa logické úrovne, ktoré boli postupne prijaté na vstupe, zaznamenajú do štyroch klopných obvodov registra. D0.

Povedzme, že toto sú úrovne 0110 2. Potom toto binárne číslo možno zobraziť pripojením LED k výstupom spúšťača. Takto je uvažovaný register znázornený na schematickom diagrame.

Je vidieť, že na konvenčnom obrázku je šípka - indikátor, že ide o posuvný register.

Pozrime sa, ako funguje štvorbitový univerzálny posuvný register. K155IR1(analógové - SN7495N). Tu je jeho vnútorná štruktúra.

Register obsahuje štyri D-klopné obvody, ktoré sú vzájomne prepojené pomocou prídavných logických prvkov AND - OR, ktoré umožňujú realizáciu rôznych funkcií. Na diagrame:

V2 - riadiaci vstup. Slúži na výber prevádzkového režimu registra.

Q1 - Q4 výstupy spúšťačov, z ktorých je odstránený paralelný kód.

V1 - vstup pre dodanie sériového kódu.

C1, C2 - hodinové impulzy.

D1 - D4 - vstupy pre zápis paralelného kódu.

Algoritmus činnosti registra je nasledujúci. Ak sa na vstup V2 privedie nízky potenciál, na C1 sa privedú hodinové impulzy a na vstup V1 sa privedú informačné bity, potom sa register posunie doprava. Po prijatí štyroch bitov na výstupoch klopných obvodov Q1 - Q4 získame paralelný kód. Týmto spôsobom sa sériový kód prevedie na paralelný.

Pre spätnú konverziu sa paralelný kód zapíše na vstupy D1 - D4, pričom sa aplikuje vysoký potenciál na vstup V2 a hodinové impulzy na vstup C2. Potom aplikovaním nízkeho potenciálu na vstup V2 a hodinových impulzov na vstup C1 posunieme zaznamenaný kód a sériový kód sa odstráni z výstupu posledného spúšťača.

Z hľadiska svojej štruktúry ide o jeden z najjednoduchších posuvných registrov.

Posuvné registre v digitálnej technike môžu slúžiť ako základ, na ktorom sa montujú zostavy so zaujímavými vlastnosťami. Sú to napríklad počítadlá krúžkov, ktoré sa nazývajú počítadlá Johnson. Takéto počítadlo má počet stavov dvakrát väčší ako počet jeho základných klopných obvodov. Napríklad, ak počítadlo zvonení pozostáva z troch klopných obvodov, potom bude mať šesť stabilných stavov. Na vstup počítadla sa neprivádza nič okrem hodinových impulzov. V počiatočnom stave sú všetky klopné obvody „resetované“, to znamená, že na priamych výstupoch spúšťačov sú logické nuly, ale na vstupe D prvý spúšťač z inverzného výstupu tretieho spúšťača je logická jednotka. Začnime posielať hodinové impulzy a proces začína.

Pravdivostná tabuľka jasne ukazuje, ako sa binárny kód zmení, keď príde šesť hodinových impulzov.

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

Teraz už viete, čo je register a ako sa dá v praxi využiť. Základom každého registra je spúšťač. Počet klopných obvodov v registri určuje jeho kapacitu. Tí, ktorí sa zaujímajú o mikrokontroléry, vedia, že najdôležitejším prvkom každého mikrokontroléra, či už je to PIC, AVR, STM alebo MSP, je register.