ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΩΝ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ

Transcript

1 ΣΧΟΛΗ ΑΣΠΑΙΤΕ ΤΜΗΜΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΩΝ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Στο διπλανό σχήμα φαίνεται το διάγραμμα ακροδεκτών του ολοκληρωμένου κυκλώματος που είναι ένας καταχωρητής σειριακής εισόδου και παράλληλης εξόδου των 8-bit. Το ολοκληρωμένο διαθέτει ε- κτός από τις εισόδους, τις εξόδους, το ρολόι και μία επιπλέον ασύγχρονη είσοδο καθαρισμού Clear. Στα παρακάτω σχήματα φαίνονται το λογικό κύκλωμα, ο πίνακας λειτουργίας καθώς και το διάγραμμα χρονισμού του καταχωρητή ολίσθησης Σχήμα 1. Λογικό κύκλωμα του καταχωρητή ολίσθησης

2 Σχήμα 2. Πίνακας λειτουργίας του καταχωρητή ολίσθησης Σχήμα 3. Διάγραμμα χρονισμού του καταχωρητή ολίσθησης

3 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1) Πραγματοποιήστε το παρακάτω κύκλωμα του σχήματος 4 και με τη βοήθεια των διακοπτών επαληθεύστε τη λειτουργία του σύμφωνα με τον αντίστοιχο πίνακα καταστάσεων του σχήματος 5. Σχήμα 4. Κύκλωμα απαριθμητή Johnson CLR CLK Q A Q B Q C Q D Q E Q F Q G Q H 0 X Σχήμα 5. Πίνακας λειτουργίας απαριθμητή Johnson 3

4 2) Πραγματοποιήστε το παρακάτω κύκλωμα του σχήματος 6 και με τη βοήθεια των διακοπτών επαληθεύστε τη λειτουργία του σύμφωνα με τον αντίστοιχο πίνακα καταστάσεων του σχήματος 7. Ο κυκλικός απαριθμητής του σχήματος 6 σε αντίθεση με τον απαριθμητή Johnson του σχήματος 4 δεν μπορεί να ξεκινήσει από τη μηδενική κατάσταση, όταν δηλαδή όλες οι έξοδοι του καταχωρητή είναι μηδέν, αλλά χρειάζεται ένα παλμό εκκίνησης (Start Pulse). Αυτόν τον παλμό τον δημιουργούμε δίνοντας λογικό ένα, μέσω του διακόπτη S και της πύλης OR, στις σειριακές εισόδους Α και Β του καταχωρητή. Έτσι μόλις δώσουμε παλμό ρολογιού και συγκεκριμένα με τη μετάβαση του παλμού από το μηδέν στο ένα η έξοδος Q A γίνεται ένα, ενώ οι υπόλοιπες παραμένουν στο μηδέν. Στη συνέχεια επαναφέρουμε το διακόπτη S στο μηδέν και δίνουμε τους υπόλοιπους παλμούς ρολογιού μέχρι να φτάσουμε πάλι στην αρχική κατάσταση Σχήμα 6. Κύκλωμα κυκλικού απαριθμητή STR CLR CLK Q A Q B Q C Q D Q E Q F Q G Q H X 0 X Σχήμα 7. Πίνακας λειτουργίας κυκλικού απαριθμητή 4

5 3) Πραγματοποιήστε το παρακάτω κύκλωμα του σχήματος 8 και με τη βοήθεια των διακοπτών επαληθεύστε τη λειτουργία του σύμφωνα με τον αντίστοιχο πίνακα καταστάσεων του σχήματος 9. Σχήμα 8. Κύκλωμα σειριακού καταχωρητή συμπληρώματος CLR CLK S L Q A Q B Q C Q D Q E Q F Q G Q H 0 X X X X X X X X X X X Σχήμα 9. Πίνακας λειτουργίας σειριακού καταχωρητή συμπληρώματος Το κύκλωμα του σειριακού καταχωρητή συμπληρώματος του σχήματος 8 είναι στην πραγματικότητα o απαριθμητής Johnson του σχήματος 4 με τη διαφορά ότι έχουμε προσθέσει τις πύλες AND, OR, NOT οι οποίες αποτελούν ένα πολυπλέκτη 2-σε-1. Όταν ο διακόπτης S είναι στο μηδέν αποθηκεύουμε σειριακά στον καταχωρητή με οκτώ παλμούς ρολογιού μία λέξη των 8-bit, μέ- 5

6 σω των σειριακών εισόδων Α,Β και με τη βοήθεια του διακόπτη L. Όταν ο διακόπτης S είναι στο ένα μετά από οκτώ παλμούς ρολογιού παίρνουμε στις εξόδους του καταχωρητή το συμπλήρωμα της λέξης που είχαμε αποθηκεύσει. 4) Πραγματοποιήστε το παρακάτω κύκλωμα του σχήματος 10 και με τη βοήθεια των διακοπτών, αφού πρώτα μηδενίσετε το περιεχόμενο του καταχωρητή, επαληθεύστε τη λειτουργία του συμπληρώνοντας τον αντίστοιχο πίνακα καταστάσεων. Ποιο είναι το μήκος της ακολουθίας για τη συγκεκριμένη συνδεσμολογία; Σχήμα 10. Κύκλωμα γεννήτριας ψευδοτυχαίας ακολουθίας 5) Τροποποιήστε το κύκλωμα του σχήματος 10 συνδέοντας στις εισόδους της πύλης XNOR τα Q A -Q D και με τη βοήθεια των διακοπτών, αφού πρώτα μηδενίσετε το περιεχόμενο του καταχωρητή, επαληθεύστε τη λειτουργία του συμπληρώνοντας τον αντίστοιχο πίνακα καταστάσεων. Ποιο είναι το μήκος της ακολουθίας για τη συγκεκριμένη συνδεσμολογία; 6) Τροποποιήστε το κύκλωμα του σχήματος 10 συνδέοντας στις εισόδους της πύλης XNOR τα Q B -Q C και με τη βοήθεια των διακοπτών, αφού πρώτα μηδενίσετε το περιεχόμενο του καταχωρητή, επαληθεύστε τη λειτουργία του συμπληρώνοντας τον αντίστοιχο πίνακα καταστάσεων. Ποιο είναι το μήκος της ακολουθίας για τη συγκεκριμένη συνδεσμολογία; 7) Χρησιμοποιώντας και τις οκτώ εξόδους του τροποποιήστε το κύκλωμα του σχήματος 10 ώστε να μας δίνει το μέγιστο μήκος της ακολουθίας. 6