20.12.2012r.

Politechnika Śląska Wydział Elektryczny

Laboratorium z Techniki Cyfrowej i Mikroprocesorowej

„Przerzutniki i rejestry”

Grupa dziekańska 1

Sekcja 11:

Marek Kaleta

Bartłomiej Klama

Adrian Koniak

1.Cel Ćwiczenia

Zapoznanie się z przerzutnikami i rejestrami oraz ich charakterystycznymi przebiegami.

2.Program Ćwiczenia

2.1 Przerzutniki

Asynchroniczny przerzutnik SR

S	R	Q	/Q
0	0	1	0
0	1	0	1
1	0	1	0
1	1	0	0

Synchroniczny przerzutnik SR

CLK	X	Y	Q-1	Q	/Q
0	1	1	-	0	1
1	1	1	0	1	1
0	1	1	1	0	1
0	0	1	0	0	1
1	0	1	0	0	1
0	0	1	0	0	1
0	0	0	0	0	1
1	0	0	0	0	1
0	0	0	0	0	1
0	1	0	0	0	1
1	1	0	0	1	0
0	1	0	1	1	0

Synchroniczny przerzutnik SR-MS

	Master	Slave
CLK	X	Y
0	1	1
1	1	1
0	1	1
0	0	1
1	0	1
0	0	1
0	0	0
1	0	0
0	0	0
0	1	0
1	1	0
0	1	0

Synchroniczny przerzutnik D-Latch

CLK	D	Q-1	Q	/Q
0	0	-	1	0
1	0	1	0	1
0	0	0	0	1
0	1	0	0	1
1	1	0	1	0
0	1	1	1	0

Synchroniczny przerzutnik D-Flip Flop

	Master	Slave
CLK	D	Q-1
0	0	-
1	0	0
0	0	0
0	1	0
1	1	1
0	1	1

Synchroniczny przerzutnik JK-MS

	Master	Slave
CLK	X	Y
0	0	0
1	0	0
0	0	0
0	1	0
1	1	0
0	1	0
0	1	1
1	1	1
0	1	1
0	0	1
1	0	1
0	0	1

2.2 Rejestry

REJESTR RÓWNOLEGŁO-SZEREGOWY – z wejściem równoległym (D0, D1, .... D7) i wyjściem szeregowym. Składa się z ośmiu przerzutników D-FF. Dane z wejścia równoległego wprowadzane są jednocześnie do rejestru stanem wysokim sygnału wpisu LD. Stan wysoki tego sygnału powoduje ustawienie przerzutników rejestru zgodnie ze stanem sygnałów wejściowych. Zmiana na jakimkolwiek wejściu, wywołuje natychmiastową zmianę stanu rejestru. Rejestr jest „przeźroczysty”. Wyłączenie aktywności sygnału LD powoduje zatrzymanie w rejestrze ostatnio zapisanej informacji. Rejestr jest wtedy w stanie pamiętania i nie reaguje na zmiany sygnałów na wejściu równoległym. Zapisane w rejestrze dane, wyprowadzane są z rejestru zboczami narastającymi sygnału synchronizującego CK szeregowo, czyli „bit po bicie”. Wejście wpisu równoległego LD jest asynchroniczne i ma wyższy priorytet od wejścia synchronizującego CK. W efekcie aktywny stan LD blokuje wejście zegarowe i dlatego w czasie szeregowego wyprowadzania danych z rejestru, wejście LD musi być nieaktywne (stan niski). Stan wyjścia każdego z przerzutników rejestru monitorowany jest na bieżąco diodami LED.

REJESTR SZEREGOWY (SZEREGOWO-SZEREGOWY) – ponieważ rejestr równoległo-szeregowy ma dodatkowe wejście szeregowe D, może pełnić również rolę rejestru szeregowego z szeregowym wejściem i wyjściem. Dane z wejścia D wprowadzane są do rejestru narastającym zboczem sygnału synchronizującego CK, przy czym ze względu na niższy priorytet tego sygnału, wejście wpisu równoległego LD musi być w stanie nieaktywnym (niskim). Szeregowe wprowadzanie nowych danych do rejestru powoduje przesuwanie całej zawartości rejestru z lewej strony na prawą i jednoczesne wyprowadzanie poprzedniej zawartości rejestru, poprzez wyjście ostatniego w szeregu przerzutnika.

REJESTR SZEREGOWO-RÓWNOLEGŁY – z wejściem szeregowym i równoległym wyjściem. Składa się z ośmiu przerzutników D-FF. Dane wejściowe tego rejestru pochodzą z wyjścia rejestru równoległo-szeregowego. Dane są wprowadzane szeregowo do rejestru narastającymi zboczami sygnału synchronizującego CK i są stale dostępne na wyjściach równoległych, monitorowanych diodami LED. Dodatkowym wyposażeniem rejestru jest asynchroniczne wejście R, zerujące wszystkie przerzutniki rejestru. Stanem aktywnym tego wejścia jest poziom niski. Ze względu na wyższy priorytet wejścia zerującego R, musi ono pozostawać w stanie nieaktywnym (poziom wysoki) w trakcie szeregowego wprowadzania danych do rejestru.

REJESTR RÓWNOLEGŁY (RÓWNOLEGŁO-RÓWNOLEGŁY) – z równoległym wejściem i równoległym wyjściem (Q0, Q1, ..... Q7). Składa się z ośmiu przerzutników D-LATCH. Dane wejściowe tego rejestru w postaci równoległej podawane są z wyjścia równoległego rejestru szeregowo-równoległego. Sygnałem wpisującym dane do rejestru jest sygnał LE. Stan aktywny tego sygnału (wysoki) powoduje ustawienie przerzutników rejestru zgodnie ze stanem sygnałów wejściowych. Zmiana na jakimkolwiek wejściu wywołuje natychmiastową, odpowiednią zmianę stanu rejestru. Rejestr jest w tym stanie „przeźroczysty”. Wyłączenie aktywności sygnału LE powoduje zatrzymanie w rejestrze ostatnio zapisanej informacji. Rejestr jest wtedy w stanie pamiętania i nie reaguje na zmiany sygnałów na wejściu równoległym. Dodatkowym elementem rejestru równoległego jest bufor trójstanowy, otwierany sygnałem OE, aktywnym w stanie niskim. Wyjścia bufora na bieżąco monitorowane są diodami LED. Do wyjść bufora trójstanowego podłączono siedmiosegmentowy wyświetlacz LED, umożliwiający ekspozycję zawartości rejestru w postaci znaku alfanumerycznego.

3. Wnioski

W pierwszym kroku zajęliśmy się przerzutnikami JK-MS, D-FF, SR oraz . W przerzutniku JK-MS wszystkie zmiany następują na zboczu opadającym sygnały zegarowego. Stan sygnału wyjściowego dla przerzutnika D-FF zależy od wejścia X. Przerzutnik ten reaguje na zbocze narastające sygnału zegarowego

W przerzutniku asynchronicznym SR nie ma wejścia zegarowego, dlatego zmiana stanu na którymś z wejść powoduje zmianę stanu na wyjściu, czego nie było w przerzutnikach JK-MS i D-FF, gdyż zmiany w nich były od sygnału zegarowego.

Przerzutnik jest podstawowym elementem układu cyfrowego do przechowywania i przetwarzania informacji, jest zdolny do zapamiętania 1 bitu informacji. Grupa kilku połączonych ze sobą tworzy rejestr i może zapamiętać 1 bajt informacji.

W rejestrze wpisujemy każdy bit osobno ,informacja zostaje zapamiętana. Może być zapisywana w sposób szeregowy lub równoległy (całe słowo wejściowym). Odczyt też może być realizowany w taki sposób. W układach szeregowych długość słowa jakie ma być zapamiętane zależy od liczby przerzutników zawartych w budowie