Registry a čítače část 2 Vypracoval SOU Ohradní Vladimír Jelínek Aktualizace září 2012
Úvod Registry a čítače jsou častým stavebním blokem v číslicových systémech. Jsou založeny na funkci synchronních klopných obvodů, nejčastěji KO typu D nebo KO typu JK. Dva hlavní typy registrů jsou datový a posuvný registr. Datový registr slouží k zachycení dat ve vhodných okamžicích a k jejich dočasnému pamatování. Posuvný registr slouží k posouvání dat o jistý počet pozic doleva či doprava nebo kruhový registr, kde data rotují. Čítače slouží k odpočítání impulzů a k dělení kmitočtu celým číslem. 2
1. Datové a paměťové registry Jsou to sekvenční logické obvody, které umožňují vložení a uchování informace. Registr sestrojíme vhodným propojením několika klopných obvodů. Jejich počet určuje délku registru a současně počet bitů dvojkové informace, která má být zaznamenána registrem. Způsob propojení klopných obvodů určuje funkci, kterou registr provádí se skupinou bitů 3
1.1. Paralelní registr Paralelní registr je sestaven ze samostatných KO typu D, které jsou vázány společnými hodinami, během jednoho C impulzu se celá informace zaznamená (s náběžnou hranou) do celého registru až do příchodu dalšího hod. impulzu. C = clock A0-A3 = data in Q0-Q3 = data out 4
1.2. Sériový registr Sériovým zapojením KO vznikne sériový registr, který umožňuje sériový záznam a sériový výstup informace. Data A3-A0 přivedená na vstup prvního KO zleva se příchodem hodinového impulzu přenese na jeho výstup, který je spojen z výstupem dalšího KO. U čtyřbitového registru se čtyřbitové číslo zaznamená čtyřmi C impulzy, a to postupným posouváním obsahu registru vpravo. 5
1.3. Sériově-paralelní registr Sériově-paralelní registr má sériový vstup a paralelní výstup. Přerušíme-li ihned po sériovém záznamu činnost hodin, zůstane informace zachována v registru. Informaci můžeme nyní paralelně vybrat (najednou). Změnou zapojení vstupů můžeme vytvořit i paralelněsériový registr a výstup budeme snímat z posledního klopného obvodu (vpravo). 6
1.4. Posuvný registr Posuvný registr je sestavený z řady klopných obvodů typu D,spojených tak, že vlastní posuv informace nastává vždy s příchodem náběžné hrany hodinových impulzů. Stejným způsobem pracuje i registr sestavený z řady klopných obvodů JK 7
Příklad 1: Paměť posuvného registru 8
1.5. Kruhový registr Kruhový registr dělí vstupní kmitočet počtem použitých KO a lze jej použít jako děličku kmitočtu. Použití registru: - krátkodobé uložení informací (lokální paměť) - převodník z paralelního způsobu činnosti na sériový a naopak - zpožďovací členy(zpoždění je dáno počtem KO a periodou Clk 9
2. Čítače 10
Co je to vlastně čítač? Čítač (angl. Counter) je sekvenční logický obvod, který čítá (počítá) impulzy přivedené na jeho vstup, nebo dělí jeho frekvenci. Skládá se z klopných obvodů JK nebo D, převážně však z děliček dvěma těchto klopných obvodů. Podle způsobu spouštění rozlišujeme hlavně : * Asynchronní čítače - výstup každého klopného obvodu je přiveden na vstup následujícího, překlápění KO se uskutečňuje postupně s každým hodinovým impulzem, což při více KO přináší nežádoucí zpoždění. * Synchronní čítače - čítač překlápí všechny obvody současně a je řízen hodinovými synchronizačními impulzy. 11
Čítání podle použitého kódu Podle použitého kódu jsou nejběžnější čítače binární, které počítají vstupní impulsy podle binárního kódu. Významné jsou i čítače desítkové, které čítají v BCD kódu. Zejména pro potřeby automatizace se používají čítače ve speciálních kódech: Johnsonův nebo Grayův a jiné. 12
2.1. Asynchronní čítače 13
Činnost asynchronního čítače A 14
Činnost asynchronního čítače B 15
2.2 Synchronní čítače 16
Činnost synchronního čítače 17
2.3. Integrované asynchronní čítače A 18
Integrované asynchronní čítače B 19
Příklad 20