ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ"

ἸωσαΦάτ Βουγιουκλάκης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Εργαστήριο Ενσύρματης Τηλεπικοινωνίας ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Μάθημα 7: Καταχωρητές ολισθήσεως ως απαριθµητές και γεννήτριες ακολουθιών Διδάσκων: Καθηγητής Ν. Φακωτάκης

2 Καταχωρητής είναι µια σειριακή (cascade) σύνδεση στοιχείων µνήµης ενός ψηφίου που περιέχονται σε ένα ολοκληρωµένο κύκλωµα. Τα στοιχεία µνήµης (flip flops) συνδέονται έτσι ώστε η έξοδος του κάθε ενός συνδέεται στην είσοδο του επόµενου στην σειρά.

3 Καταχωρητής ολίσθησης µε βάση JK flip-flops

4 Καταχωρητής 4 καταστάσεων Η πληροφορία κινείται µέσαστον καταχωρητή κατά ένα ψηφίο κάθε φορά, συγχρόνως µε το ρολόι Όταν ένα ψηφίο εισέρχεται στο πρώτο ff τα άλλα ψηφία που βρίσκονται αποθηκευµένα στον καταχωρητή µετακινούνται κατά µια θέση Το ψηφίο που είναι αποθηκευµένο στο Α-ff πηγαίνει στο B-ff, µετά στο C-ff κλπ, ενώ το ψηφίο του τελευταίου ff χάνεται

βρίσκονται αποθηκευµένα στον καταχωρητή µετακινούνται κατά µια θέση Το ψηφίο που είναι

5 Ταξινόµηση καταχωρητών ολίσθησης Σειριακής εισόδου-σειριακής εξόδου: Τα δεδοµένα µετακινούνται κατά ένα ψηφίο κάθε φορά. Σειριακής εισόδου παράλληλης εξόδου: Ο καταχωρητής φορτώνεται σειριακά µε ένα ψηφίο κάθε φορά. Όταν απαιτείται έξοδος τα αποθηκευµένα ψηφία σε όλα τα flip-flops µπορούν να διαβαστούν ταυτόχρονα. Παράλληλης εισόδου σειριακής εξόδου: Παράλληλης εισόδου παράλληλης εξόδου

Σειριακής εισόδου παράλληλης εξόδου: Ο καταχωρητής φορτώνεται σειριακά µε ένα ψηφίο κάθε φορά.

6 Ταξινόµηση καταχωρητών ολίσθησης Παράλληλης εισόδου σειριακής εξόδου: Όλα τα flip-flops φορτώνονται ταυτόχρονα, ενώ όταν απαιτείται µια έξοδος τότε τα αποθηκευµένα ψηφία εξέρχονται απ τον καταχωρητή ένα ψηφίο κάθε φορά, κάτω από τον έλεγχο του ρολογιού. Παράλληλης εισόδου παράλληλης εξόδου: Όλα τα flip-flops στον καταχωρητή φορτώνονται ταυτόχρονα και όλα διαβάζονται ταυτόχρονα.

απ τον καταχωρητή ένα ψηφίο κάθε φορά, κάτω από τον έλεγχο του ρολογιού.

7 Ταξινόµηση καταχωρητών ολίσθησης Είσοδος διπλής γραµµής: υπάρχουν δυο τερµατικές είσοδοι οι οποίες τροφοδοτούν τις εισόδους J, K ή S, R. Είσοδος µονής γραµµής: το πρώτο flip- flop έχει µετατραπεί σε flip flop τύπου D, µε την τοποθέτηση ενός αντιστροφέα ανάµεσα στις εισόδους J και K.

Είσοδος µονής γραµµής: το πρώτο flip- flop έχει µετατραπεί σε flip

8 Οι καταχωρητές ολίσθησης έχουν µια ευρεία περιοχή εφαρµογών. Μπορούν να χρησιµοποιηθούν για προσωρινή αποθήκευση δεδοµένων, για σειριακή σε παράλληλη µετατροπή και αντίθετα, σαν µετρητές ή σαν γεννήτριες ακολουθιών.

9 Σειριακός καταχωρητής 4 ψηφίων µε παράλληλη φόρτωση

10 Σειριακός καταχωρητής 4 ψηφίων µε παράλληλη φόρτωση Ο καταχωρητής αυτός έχει την δυνατότητα παράλληλης και σειριακής εισόδου, ενώ η έξοδος παίρνεται σειριακά απ την έξοδο του τελευταίου flip-flop. Η παράλληλη φόρτωση πετυχαίνεται µε την λειτουργία του Preset (Pr) µε µια απ τις δύο γραµµές. Είναι σηµαντικό πριν από την παράλληλη φόρτωση όλα τα flip-flops να έχουν µηδενιστεί αφού η προτοποθέτηση (Preset) µπορεί να θέσει το flip-flop στο λογικό 1 (set).

Η παράλληλη φόρτωση πετυχαίνεται µε την λειτουργία του Preset (Pr) µε µια απ τις δύο γραµµές.

11 Σειριακός καταχωρητής 4 ψηφίων µε παράλληλη φόρτωση Τα ψηφία στον καταχωρητή ολισθήσεως παράλληλης και σειριακής φόρτωσης, όπως φαίνεται στο σχήµα, µπορούν να ολισθήσουν µόνο προς τα δεξιά.

12 Καταχωρητής δεξιάς και Αριστερής ολίσθησης 4 ψηφίων Η είσοδος MC ελέγχει αν οι είσοδοι δεδοµένων είναι σειριακοί ή παράλληλοι. Αν MC=0 οι πύλες AND µε αριθµό 1 και η πύλη ρολογιού 1 ενεργοποιούνται. Αν MC=1 οι πύλες µε αριθµό 2 και η πύλη ρολογιού 2 ενεργοποιείται.

Αν MC=0 οι πύλες AND µε αριθµό 1 και η πύλη ρολογιού 1

13 Καταχωρητής δεξιάς και Αριστερής ολίσθησης 4 ψηφίων Έχει δυνατότητες σειριακής εισόδουσειριακής εξόδου, παράλληλης εισόδουπαράλληλης εξόδου και επιπροσθέτως µπορεί να κάνει ολίσθηση προς τα αριστερά ή προς τα δεξιά. Είναι δηλαδή καταχωρητής ολίσθησης γενικού σκοπού που µπορεί να λειτουργήσει και µε τους 4 τρόπους (modes) που περιγράφηκαν

να κάνει ολίσθηση προς τα αριστερά ή προς τα δεξιά.

14 Καταχωρητής δεξιάς και Αριστερής ολίσθησης 4 ψηφίων Η είσοδος MC (mode-control) ελέγχει αν οι είσοδοι δεδοµένων είναι σειριακοί ή παράλληλοι. Όταν MC=0, οι πύλες AND µε αριθµό 2 και πύλη του ρολογιού 2 ενεργοποιούνται. Αντίθετα, όταν MC=1 οι πύλες AND µε αριθµό 2 και η πύλη του ρολογιού 2 ενεργοποιούνται. Η λειτουργία του MC είναι ασύγχρονη µε την εννοια ότι δεν θα έπρεπε να γίνουν αλλαγές όταν οποιοδήποτε απ τα ρολόγια είναι σε υψηλή στάθµη.

Αντίθετα, όταν MC=1 οι πύλες AND µε αριθµό 2 και η πύλη του ρολογιού 2 ενεργοποιούνται.

15 Καταχωρητής δεξιάς και Αριστερής ολίσθησης 4 ψηφίων Τα δεδοµένα µπορούν να φορτωθούν παράλληλα και µε δεξιά ολίσθηση να δοθούν στην έξοδο σειριακά. Εναλλακτικά, είναι δυνατόν να φορτωθεί ο καταχωρητής σειριακά και να παρθούν τα δεδοµένα ταυτόχρονα από τις παράλληλες εξόδους (A,B,C,D). ικατευθυντήρια ολίσθηση πετυχαίνεται µε τις συνδέσεις που δείχνονται στο σχήµα 7.3(b)

Εναλλακτικά, είναι δυνατόν να φορτωθεί ο καταχωρητής σειριακά και να παρθούν τα δεδοµένα

16 Καταχωρητής ολίσθησης ως απαριθµητής

17 Καταχωρητής ολίσθησης ως απαριθµητής Το κύκλωµα ανατροφοδότησης παράγει ψηφιακή έξοδο 1/0 η οποία δίνεται στην είσοδο του A-ff, καθορίζοντας την επόµενη κατάσταση του ff µε την εµφάνιση του επόµενου παλµού ρολογιού.

δίνεται στην είσοδο του A-ff, καθορίζοντας την

18 Καταχωρητής ολίσθησης δυο βαθµίδων

19 Καταχωρητής ολίσθησης τριών καταστάσεων

20 Σχεδιασµός δεκαδικού απαριθµητή

21 Όλες οι δυνατές καταστάσεις του καταχωρητή ολίσθησης και όλες οι δυνατές µεταβάσεις µεταξύ των καταστάσεων φαίνονται στο γενικό διάγραµµα Ο σχεδιαστης µπορεί να διαλέξει µια κατάλληλη σειρά καταστάσεων στο διάγραµµα και να σχεδιάσει την ανατροφοδότηση έτσι ώστε ο καταχωρητής ολίσθησης να περνάει κυκλικά από την εκλεγµένη διαδοχή καταστάσεων.

22 Σχεδιασµός δεκαδικού απαριθµητή Τρεις πιθανές ακολουθίες 10 καταστάσεων

23 Σχεδιασµός δεκαδικού απαριθµητή ιάγραµµα καταστάσεων για την τρίτη ακολουθία

24 Σχεδιασµός δεκαδικού απαριθµητή Πίνακας καταστάσεων, χάρτης Karnaugh για την συνάρτηση ανατροφοδότησης f=ja και συµπεριφορά του µετρητή µετά την είσοδο του σε αχρησιµοποίητη κατάσταση.

25 Σχεδιασµός δεκαδικού απαριθµητή πλήρες διάγραµµα καταστάσεων

26 Σχεδιασµός δεκαδικού απαριθµητή Υλοποίηση µε βάση τον καταχωρητή ολίσθησης

27 Γεννήτρια ακολουθιών µε χρήση καταχωρητή ολίσθησης Ένας καταχωρητής ολίσθησης ως απαριθµητής µπορεί να τροποποιηθεί για να παράγει οποιαδήποτε δυαδική ακολουθία µε τη βοήθεια του κυκλώµατος εξόδου. Το µήκος l της δυαδικής ακολουθίας που παράγεται θα είναι το ίδιο µε το µήκος του απαριθµητή από τον οποίο έχει παραχθεί. Για ένα καταχωρητή ολίσθησης µε N-ff το µήκος l της ακολουθίας θα πρέπει να είναι

28 Βασική µορφή γεννήτριας δυαδικής ακολουθίας

29 Γεννήτρια ακολουθιών µε χρήση καταχωρητή ολίσθησης Π.χ. Η σχεδίαση ενός κθκλώµατος που να παράγει τη δυαδική ακολουθία Επειδή υπάρχουν 8 ψηφία θα χρειαστεί ένας καταχωρητής ολίσθησης τριών ff (2^3=8)

30 Γεννήτρια δυαδικής ακολουθίας οκτώ ψηφίων

31 Γεννήτρια δυαδικής ακολουθίας οκτώ ψηφίων

32 Γεννήτρια δυαδικής ακολουθίας οκτώ ψηφίων

33 Γεννήτρια δυαδικής ακολουθίας οκτώ ψηφίων

34 Υπάρχουν κι άλλες ακολουθίες εξόδου που έχουν µετατεθεί στο χρόνο από την ακολουθία της στήλης qα και µπορεί να εξεταστεί ποιά από όλες απαιτεί λιγότερο hardware.

35 Εργαστήριο Ενσύρµατης Τηλεπικοινωνίας Artificial Intelligence Group

Σχετικά έγγραφα

Η ΦΙΛΙΑ..!!! Η ΑΞΙΑ ΤΗΣ ΦΙΛΙΑΣ

Η ΦΙΛΙΑ..!!! Η ΑΞΙΑ ΤΗΣ ΦΙΛΙΑΣ Σε γενικές γραµµές φιλία είναι η εθελοντική αλληλεξάρτηση ανάµεσα σε δύο άτοµα, µε απώτερο σκοπό να ικανοποιηθούν συναισθηµατικοί στόχοι των εµπλεκοµένων, η οποία είναι πιθανό