2.12 Мультиплексоры (multiplex – англ. Многократный)

Мультиплексор – это устройство сведения информации в одну шину.

Назначение – коммутировать в желаемом порядке информацию поступающую с нескольких входных шин на одну выходную. С помощью (MS) осуществляется временное разделение информации, поступающей по разным каналам (рисунок 2.32).

У MS две группы входов и один выходной:

• информационные входы;

• управляющие входы (адресные и стробирующие).

Разрешающий (стробирующий) вход управляет одновременно всеми информационными входами независимо от состояния адресных входов, запрещающий сигнал на входе блокирует действие всего устройства.

Когда «V» = 0, один из входов элементов «U» = 0: на их выходах будут «0» независимо от состояния остальных входов. F = 0 также. Двоичные числа (00, 01, 10, 11) входных сигналов А-В эквивалентны номеру информационного входа (D₀, D₁, D₂, D₃).

4 : 1

155КПЧ

8

8

8

8

1

1

1

1

F

V

D₃

D₂

D₁

D₀

B

A

Рисунок 2.32 – Схема мультиплексора

Схема простейшего мультиплексора (рисунок 2.33) работает согласно алгоритма, приведенного ниже.

Входы			Выход F
V	A	B
0 0 0 0 1	0 0 1 1 Y	0 1 0 1 Y	D0 D1 D2 D3 0

б – пример серийного мультиплексора

а – схема простейшего мультиплексора

A B

D₀ D₂ D₃ D₄

MS

F

1

8

8

X₁

X₀

A

Рисунок 2.33 – Мультиплексор

2.13 Регистры

Регистрами называют устройства, предназначенные для приема, хранения и выдачи двоичных слов (чисел), а также для выполнения над двоичными словами некоторых преобразований. Разрядность регистра (число триггеров) определяется разрядностью двоичных слов, для хранения которых предназначен регистр. Каждый разряд двоичного числа, записанного в регистр, хранится в отдельном триггере.

Запоминающим регистром считается регистр, состоящий из нескольких синхронных триггеров, синхронные входы которых соединены вместе. Таким образом, в запоминающем регистре переключение состояний всех триггеров осуществляется по одной синхролинии. Для передачи данных на регистр служит схема загрузки регистра, подключающая входы каждого триггера в регистре к источнику данных.

Сдвиг данных в регистре – одна из основных операций в цифровых системах. С ее помощью реализуются такие операции, как умножение и деление по модулю 2, преобразование из последовательной формы в параллельную и наоборот. Схема сдвигового регистра, выполненного на D–триггерах, приведена на рисунке 2.34.

Вход D каждого триггера, кроме самого левого, подключен к выходу предыдущего триггера. Входы синхронизации «С» объединены в общую шину – «сдвиг». Поэтому при каждом синхроимпульсе все триггеры, за исключением самого левого, будут принимать состояние левого соседнего.

S

Выход параллельный

R

R

R

C

C

C

D

D

D

S

S

T

T

T

&

&

&

Выход последо-вательный

Синхронизация (Сдвиг)

Сброс

Вход последо-вательный

(Загрузка)

Запись

Схема загрузки регистра

Ввод параллельный

Рисунок 2.34 – Схема сдвигового регистра

Состояние первого левого триггера определяется линией «вход последовательный». Состояние самого правого триггера теряется при каждом синхроимпульсе, т. е. происходит сдвиг информации вправо.

Для записи информации в регистр в параллельном коде (предустановка регистра) используются асинхронные S входы. Информация на входы S подастся через схемы «И» при наличии импульса «запись», который распространяется по шине, объединяющей вторые входы схем «И». Широкое распространение получили регистры на универсальных JK-триггерах (рисунок 2.35).

Рассмотренные регистры позволяют осуществлять преобразование последовательных данных в параллельную форму. Для этого последовательные данные бит за битом подаются на линию «последовательный вход», а импульсы синхронизации на линию «сдвиг». При этом каждый бит принимается в левый триггер и одновременно предыдущее состояние этого триггера и всех других сдвигается вправо. По прошествии нужного количества синхроимпульсов данные можно будет прочитать на параллельном выходе регистра.

Сдвиг

Вход

УСТ. «1»

УСТ. «0»

TT

TT

TT

TT

S

S

S

S

&K

&K

&K

&K

C

C

C

C

& J

& J

& J

& J

R

R

R

R

Q

Q₃

Q₂

Q₁

Рисунок 2.35 – Схема сдвигового регистра на JK-триггерах

Преобразование из параллельной формы в последовательную осуществляется в два этапа. На первом – все триггеры обнуляются путем кратковременной подачи сигнала логического нуля на линию «сброс». Па втором этапе, выставив информацию на параллельном входе, осуществляют ее запись в регистр по переднему фронту импульса, на входе «запись». После этого данные можно получить в последовательной форме с выхода правого триггера, подавая серию синхроимпульсов по цепи «сдвиг». Если соединить выход старшего разряда регистра с последовательным входом, то формируется регистр, называемый циклическим сдвиговым регистром или кольцевым регистром.

Аналогичным образом можно организовать регистр со сдвигом информации влево. Для этого соединяются входы каждого триггера с выходом соседнего справа триггера. Примером сдвигового peгистра может служить микросхема К155ИР1 интегральной серии К155, условное обозначение которой приведено на рисунке 2.36.

Запись параллельной информации в этот регистр осуществляется по входам D₁ ... D₄ при V₂ = 1 по спаду импульса положительной полярности на входе С₂. Ввод последовательной информации осуществляется по входу V₁ при V₂ = 0. Сдвиг этой информации выполняется по спаду положительных импульсов на входе С₁.

8

4

2

1

10

11

12

13

5

4

3

2

6

1

8

9

R₆

D₁ D₂ D₃ D₄

C₁ C₂ V₁ V₂

Рисунок 2.36 – Условное обозначение четырехразрядного универсального сдвигового регистра К155ИР1