Практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории мэл, компьютерного моделирования

R	S
^Qn+1
0	0	Qn
0	1	1
1	0	0
1	1	-

где Q_n

Функциональное состояние RS- триггера определяется уравнением:
Q_n1  R_nS_n  R_nQ_n
и Q_n1 - соответственно предыдущее и новое состояние триггера.


(17.2)

В синхронных триггерах имеется синхронизирующий вход С и переключение происходит при поступлении на этот вход синхронизирующего импульса. Причем мо- мент переключения может соответствовать переднему или заднему фронту синхроим- пульса.
D- триггер (рис.17.10) имеет информационный вход D (data – данные). Инфор- мация со входа D заносится в триггер по положительному перепаду на счетном входе С триггера. Помимо счетного С и информационного D – входов, триггер имеет асинхрон-
ные установочные R и S входы. Установочные входы приоритетны. Они устанавли- вают триггер независимо от сигналов на входах С и D. Уравнение D- триггера имеет вид:

Q_n1  ^_CQ_n  СD  S ^_ R
(17.3)

JK –триггер (рис.17.11) является наиболее универсальным, так как на его осно- ве могут быть построены любые из рассмотренных выше триггеров. JK- триггер имеет: входы J и K установки триггера в состояния Q=1 и Q=0 соответственно; синхронизи- рующий вход С; раздельный вход S асинхронной установки триггера (Q=1); раздель- ный вход R асинхронного сброса триггера (Q=0). В схеме (рис.17.11) входы S и R име- ют низкий активный уровень. Причем, входы S и R имеют приоритетное значение.
Функциональное состояние JK- триггера определяется уравнением:

Q_n1  ^_C(JQ_n  KQ_n )  CQ_n  S ^_ R
(17.4)

Рис.17.10. Синхронный D-триггер	Рис.17.11. JK - триггер

Счетчики импульсов и регистры
Счетчиком называют цифровое устройство, предназначенное для подсчета чис- ла импульсов. С поступлением каждого импульса на вход С счетчик меняет свое состо- яние на единицу. Счетчик можно реализовать на нескольких триггерах, при этом состо- яние счетчика будет определяться состоянием его триггеров. В суммирующих счетчи- ках каждый входной импульс увеличивает его состояние на единицу. В вычитающих счетчиках состояние уменьшается на единицу каждым входным импульсом.
Наиболее простыми являются двоичные счетчики, в которых состояние счетчика определяется двоичным кодом на его выходах. Схема асинхронного четырехразрядного суммирующего счетчика на D – триггерах показана на рис.17.12.

Рис.17.12. Асинхронный счетчик на D- триггерах

В начале счета все триггеры устанавливаются в нуль и с входов R и S снима- ются активные уровни. На счетный вход С₁ первого триггера поступают счетные им- пульсы. Каждый импульс изменяет состояние триггеров так, что на выходах Q1 – Q4 формируется двоичный код, соответствующий числу счетных импульсов. Длина списка разрешенных состояний счетчика называется модулем счета K_cч. Число разрешенных состояний определяется количеством триггеров. Для счетчика (рис.17.12)
K_cч  2⁴ 16 . После 16 импульсов все триггеры обнуляются и начинается новый цикл счета. Счетчики можно использовать в качестве делителей частоты с коэффици- ентом деления K_cч. Введением дополнительных обратных связей между триггерами можно произвольно изменять модуль счета в сторону уменьшения. Так введение в об- ратные связи двух элементов 2И-НЕ устанавливает в счетчике (рис.17.12) модуль счета равный 9 (рис.17.13).
В цифровых устройствах применяют разнообразные счетчики. Они классифици- руются следующим образом:
По модулю счета: двоичные, двоично-десятичные (декадные) или с другим ос- нованием счета; с произвольным постоянным модулем; с переменным модулем.
По направлению счета: суммирующие; вычитающие; реверсивные.



Рис.17.13. Асинхронный счетчик с модулем счета K_cч=9
По способу организации внутренних связей: с последовательным переносом (триггеры переключаются последовательно); с параллельным переносом (триггеры пе- реключаются синхронно по фронту счетных импульсов); с комбинированным перено- сом; кольцевые (на основе сдвиговых регистров).
Регистром называется устройство цифровой техники, предназначенное для за- писи, хранения и (или) сдвига информации, представленной в виде многоразрядного двоичного кода.
По способу приема информации регистры подразделяют на:
последовательные (сдвигающие), в которых информация записывается и считы- вается только в последовательной форме;
параллельные (статические), в которых информация записывается и считывается только в параллельной форме;
последовательно-параллельные, в которых информация записывается или счи- тывается как в последовательной, так и в параллельной формах.
Простейшие регистры выполняют на триггерах. Схема последовательного сдви- гающего регистра на JK- триггерах показана на рис.17.14.

Рис.17.14. Четырехразрядный сдвигающий регистр с последовательным вводом Сдвигающий регистр работает следующим образом. Вначале работы управляю-

щими сигналами S и R все триггеры устанавливаются в нулевое состояние, активный уровень сигналов S и R снимается, на вход D (данные) подается первый импульс циф- рового кода (например, единица кода 1101 на рис.17.14). С первым тактовым импуль- сом, поступающим на вход C, в первый триггер будет записана единица младшего раз-

ряда. Со следующим тактовым импульсом эта единица будет записана во второй триг- гер и окажется на его выходе. Одновременно в первый триггер поступит нуль (следу- ющий разряд кода). После четырех тактовых импульсов код на выходах Q₄-Q₁ будет соответствовать входному коду и может быть считан внешним устройством. Таким об- разом, регистр преобразует последовательный код в параллельный. В современных микроэлектронных устройствах отображения и регистрации информации количество параллельных выходов регистров может достигать нескольких тысяч.

2.