b) Регистр памяти на микросхеме 74173

Рассмотрим четырехразрядный регистр на микросхеме ТТЛ 74173. Эта микросхема представляет собой четырехразрядный статический регистр, построенный на D-триггерах с прямыми динамическими входами 1D...4D, входом сброса Clear и выходами 1Q...4Q с третьим (Z) состоянием, управляемым сигналом G1' и G2'. При обычной работе на управляющих выводах надо задать низкий уровень напряжения; аналогично низкий уровень напряжения подается на входы разрешения записи М и N. Вход сброса имеет высокий активный уровень.

Рис. 2

Соберем схему по рис. 3, проведем испытания регистра. От крыв лицевую панель генератора слов, сделаем на ней необходимые установки (0 – F) и выберем пошаговый режим Step. Включаем моделирование и, нажимая многократноклавишу Step, шаг за шагом загружаем в регистр выбранные слова. Очистку регистра можно произвести ключом [R], кратковременно подав на вход CLR лог. 1.

1. Последовательно-параллельный регистр

Рис. 3

Регистр собран на четырех D-триггерах и работает следующим образом. Исходное состояние: переключатели S = R = 1; D и Space – в положении – 0. Введем в регистр последовательно (слева – направо) двоичное число 1001₂:

1) Установим D = 1 и дважды нажмем на клавишу Space. Убедимся в том, что триггер младшего разряда установлен в положение 1 (комбинация 1000);

2) Установим D = 0 и дважды нажмем на клавишу Space. Убедимся в том, что триггер младшего разряда установлен в положение 0, а триггер следующего разряда установлен в 1 (комбинация 0100);

3) Установим D = 0 и дважды нажмем на клавишу Space. Убедимся в том, что триггер младшего разряда установлен в положение 0, а два триггера следующих разрядов установлены в 0 и 1 соответственно (комбинация 0010);

4) Установим D = 1 и дважды нажмем на клавишу Space. Убедимся в том, что триггер младшего разряда установлен в положение 1, а три триггера следующих разрядов установлены в 0, 0 и 1 соответственно (комбинация 1001).

Таким образом, в регистр последовательно введено двоичное число 1001₂. Считывать информацию из регистра можно в параллельном двоичном коде. Для этого к основным выходам триггеров Q подключены логические пробники. Кроме того, данный регистр позволяет легко выполнить операцию обращения кода. Для этого достаточно снимать сигнал c инверсных выходов триггеров регистра.

3. Четырехразрядный двунаправленный универсальный ре­гистр сдвига на микросхеме 74194

Среди различных регистров в интегральном исполнении вы­деляется однокорпусная микросхема 74194, представляющая собой четырехразрядный двунаправленный универсальный ре­гистр сдвига. Этот регистр позволяет сдвигать информацию и влево, и вправо, загружать данные как последовательно, так и параллельно. Регистр можно каскадировать и использовать для кольцевого перемещения информации.

В программе EWB выбираем микросхему 74194. Если на вход (CLEAR)'поступает напряжение низко­го уровня, то на выходах QA...QD также устанавливается низкий уровень независимо от состояний всех других входов. При подаче на вход (CLEAR)' напряжения низкого уровня, режим работы регистра определяется состояниями входов S1 и S0. Данные, поступаю­щие последовательно на вход SL (Serial Left - последовательно влево), когда на вход S0 подается напряжение низкого уровня, а на вход S1 - напряжение высокого уровня (S1=1,S0=0), сдвига­ются влево на каждом фронте тактового импульса CLC (на переходе - POS). Сдвиг данных вправо происходит, ко­гда на вход S0 подается напряжение высокого уровня, а на вход S1 - напряжение низкого уровня (S1=0, S0=1), при этом данные поступают последовательно на вход SR (Serial Right - последова­тельно вправо). Синхронная параллельная загрузка данных через входы A…D производится при S1=S0=1. В это время последова­тельные вводы и сдвиги запрещены (соответствующие порты за­перты).

В сжатом виде таблица операций такова:

Соберем схему (рис. 4)

Рис. 4

Ограничим пределы кодовых комбинаций от 0000 до 000F и выберем поша­говый режим работы. Теперь, задавая ключами [0] и [1] различ­ные состояния управляющих входов S0 и S1, проверим все случаи загрузки и сдвига.

Установим S0 = 0 и S1 = 1, т.е. включим режим сдвига влево. До включения моделирования регистр пуст: инди­каторы - 0000, дисплей - 0. При включении моделирования пока­зания будут таковы: индикаторы - 1000, дисплей - 8; Stepl инди­каторы - 1100, дисплей - С, Step2 индикаторы - 1110, дисплей - Е, Step3. индикаторы -1111, дисплей - F. Регистр заполнился за четыре такта (считая включение) и дальнейшие шаги не изменя­ют его состояния, так как на смену уходящей единице приходит новая. Если после шага Stepl: индикаторы - 1100, дисплей - С, не выключая моделирование, поменять положе­ние ключей и задать S0=1 и S1=0, то после очередного шага еди­ница самого старшего разряда исчезнет, но ее место тут же зай­мет единица из предыдущего разряда, одновременно в самом младшем разряде появится единица. В результате получим: ин­дикаторы - 1001, дисплей - 9. Если после этого, не выключая мо­делирование, поменять положение ключа 1, сделав S0=1 и S1=1, а далее осуществить загрузку, то результат будет таким: индика­торы - 0011, дисплей - 3. Так как мы находились в ячейке 0002 генератора слов, а перешли на данном шаге и загрузили следующую ячейку 0003.