THỰC TẬP KỸ THUẬT SỐ - BÀI 8

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

123
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mạch ghi dịch (Shift Register) A. Phần tóm tắt lý thuyết Mạch ghi dịch bao gồm các phần tử “nhớ” làm nhiệm vụ ghi và dịch chuyển các bit của từ nhị phân về phía phải hoặc về phía trái khi có xung nhịp tác dụng. Máy tính bỏ túi là một ví dụ điển hình về ứng dụng tính chất ghi dịch. Thực vậy, ng-ời sử dụng muốn nhập số 246 vào máy tính chẳng hạn. Đầu tiên ấn phím số 2 rồi rời tay ra. Trên mặt chỉ thị hiện số 2. bây giờ ta ấn tiếp số 4 rồi rời...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: THỰC TẬP KỸ THUẬT SỐ - BÀI 8

Bµi 8: m¹ch ghi dÞch (Shift Register) A. PhÇn tãm t¾t lý thuyÕt M¹ch ghi dÞch bao gåm c¸c phÇn tö “nhí” lµm nhiÖm vô ghi vµ dÞch chuyÓn c¸c bit cña tõ nhÞ ph©n vÒ phÝa ph¶i hoÆc vÒ phÝa tr¸i khi cã xung nhÞp t¸c dông. M¸y tÝnh bá tói lµ mét vÝ dô ®iÓn h×nh vÒ øng dông tÝnh chÊt ghi dÞch. Thùc vËy, ng−êi sö dông muèn nhËp sè 246 vµo m¸y tÝnh ch¼ng h¹n. §Çu tiªn Ên phÝm sè 2 råi rêi tay ra. Trªn mÆt chØ thÞ hiÖn sè 2. b©y giê ta Ên tiÕp sè 4 råi rêi tay ra, trªn mÆt chØ thÞ hiÖn sè 24. CÇn l−u ý mét chót ta thÊy sè 4 chiÕm ®óng vÞ trÝ sè 2, con sè 2 dÞch sang tr¸i. Cuèi cïng ta Ên phÝm sè 6 råi rêi tay ra, trªn mÆt chØ thÞ xuÊt hiÖn sè 246. Ta nhËn thÊy sè 6 chiÕm ®óng vÞ trÝ sè 4, sè 4 chiÕm vÞ trÝ sè 2, cßn sè 2 dÞch vÒ tr¸i. M¸y tÝnh bá tói ho¹t ®éng gièng tÝnh chÊt cña m¹ch ghi dÞch tr¸i (Shift Left Register). ViÖc ph©n lo¹i c¸c m¹ch ghi - dÞch th−êng c¨n cø vµo chiÒu dÞch chuyÓn sè liÖu (data) th× cã c¸c tªn lµ ghi dÞch tr¸i, ghi dÞch ph¶i (SLB, SRR). NÕu c¨n cø vµo c¸ch “nhËp sè liÖu “ (data loading) th× cã tªn lµ : Ghi dÞch vµo nèi tiÕp - ra nèi tiÕp (siso) Ghi dÞch vµo nèi tiÕp - ra song song (sipo) Ghi dÞch vµo song song - ra nèi tiÕp (piso) Ghi dÞch vµo song song - ra song song (pipo) S = Serial , P = Parallel, I = In, O = Out Nh÷ng phÇn tö c¬ b¶n trong m¹ch ghi dÞch lµ c¸c trig¬. Ngoµi ra cßn cã c¸c cöa logic c¬ b¶n kh¸c hç trî cho ®óng víi tÝnh chÊt ho¹t ®éng cña nã (vÝ dô vµ, hoÆc...). 1. M¹ch ghi dÞch ph¶i, m¹ch ghi dÞch tr¸i (SRR - SLR) ë ®©y ta dïng trig¬ D ®Ó ®¬n gi¶n c¸c h×nh vÏ. C¸c trig¬ chuyÓn tr¹ng th¸i ë phÝa “s−ên d−¬ng” cña xung nhÞp. §Æt D1 = 1, cÊu tróc cña m¹ch ghi dÞch ph¶i vµ gi¶n ®å thêi gian nh− sau: 97
"1" D S S S S D Q D Q D Q D Q _ _ _ _ CP Q CP Q CP Q CP Q R R R R "1" Ck Ck CLR D “1” “0” QA QB QC QD Qua bèn xung nhÞp, th«ng tin D = “1” dÞch theo chiÒu tõ tr¸i qua ph¶i (tõ trig¬ A ®Õn trig¬ D). Ta còng dÔ thÊy trªn gi¶n ®å thêi gian tr−êng hîp D = “0”. Ng−êi ®äc còng cã thÓ tù gi¶i thÝch ®−îc t¹i sao m¹ch ®iÖn d−íi ®©y lµ cÊu tróc cña m¹ch ghi dÞch tr¸i x©y dùng tõ trig¬ D. D "1" S S S S D Q D Q D Q D Q _ _ _ _ CP Q CP Q CP Q CP Q R R R R "1" Ck 98
3. NhËp tin nèi tiÕp vµ nhËp tin song song. a) NhËp tin nèi tiÕp (Serial Data Loading) NhËp tin nèi tiÕp lµ viÖc ghi mét tõ nhÞ ph©n vµo m¹ch ghi dÞch b»ng c¸ch nhËp lÇn l−ît tõng bit mét sau mçi xung nhÞp . Nh− vËy muèn ghi mét tõ 4 bit, ta cÇn 4 xung nhÞp. H×nh sau cho s¬ ®å cña m¹ch ghi dÞch ph¶i - nhËp tin nèi tiÕp vµ th«ng tin cã thÓ l−u tr÷ . M D "1" S S S S D Q D Q D Q D Q _ _ _ _ CP Q CP Q CP Q CP Q R R R R "1" Ck QD QB QA QC M=1 : s¬ ®å ghi nèi tiÕp dÞch ph¶i . M=0 : th«ng tin gi÷ kh«ng ®æi khi vÉn cã Ck. b) NhËp tin song song (Parallel Data Loading) NhËp tin song song lµ sù l−u tr÷ mét tõ nhÞ ph©n trong m¹ch ghi dÞch b»ng c¸ch nhËp ®ång thêi mäi bit cña tõ nhÞ ph©n sau mét xung nhÞp. Nh− vËy tèc ®é nhËp tin nhanh h¬n nhiÒu so víi nhËp tin nèi tiÕp . CÊu tróc cña m¹ch ghi dÞch nhËp tin song song 4-bit ®−îc vÏ trªn h×nh d−íi ®©y. L−u ý r»ng tõ 4 bit cÇn nhËp ®−îc ký hiÖu lµ A, B, C, D, ®Çu M quy ®Þnh mode ho¹t ®éng. C¸ch ghi tõ nhÞ ph©n ABCD nh− sau: - Xo¸ tÊt c¶ c¸c trig¬ : CLR = 0 . - §Æt M = 0 : - C¸c bit tõ nhÞ ph©n ®−îc dÉn ®Õn c¸c ®Çu vµo trig¬ : 99
DA = A ; DB = B ; DC = C ; DD = D. Ngay xung nhÞp ®Çu tiªn t¸c dông, tõ nhÞ ph©n ®· ®−îc ghi vµo m¹ch ®ång thêi qua 4 trig¬. QA = A ; QB = B ; QC = C ; QD = D ë lèi ra song song cã ®ñ 4 bit th«ng tin. - C¸c xung nhÞp tiÕp theo kh«ng lµm thay ®æi tr¹ng th¸i cña hÖ. Muèn lÊy th«ng tin ë lèi ra nèi tiÕp ta lµm nh− sau : §Æt M = 1 : lèi vµo Di ®−îc nèi DA , QA nèi DB , QB nèi DC , QC nèi DD . Nh− vËy s¬ ®å chÝnh lµ m¹ch ghi nèi tiÕp dÞch ph¶i . Lóc nµy ë lèi ra nèi tiÕp QD cã bit QD , cÇn 3 xung nhÞp Ck n÷a ®Ó lÊy ra nèt QC , QB , QA . C B D A M D "1" S S S S D Q D Q D Q D Q _ _ _ _ CP Q CP Q CP Q CP Q R R R R "1" Ck QD QC QA QB 100
B. PhÇn thùc nghiÖm 1. M¹ch ghi dÞch ph¶i nhËp tin 4 bit nèi tiÕp Chóng ta sÏ x©y dùng vµ nghiªn cøu m¹ch ghi dÞch ph¶i nhËp tin nèi tiÕp ®−îc x©y dùng tõ trig¬ D. S¬ ®å thÝ nghiÖm: Qa Qb Qc Qd 5V PR 5V S S S S Di D Q D Q D Q D Q _ _ _ _ CP Q CP Q CP Q CP Q R R R R 0V CK 5V C LR C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm: B−íc1: Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− c¸c h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông: 04 Trig¬ D [Digital Basic/Flip - Flops/D SRN] 04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) Chó ý: [] §−êng dÉn ®Ó lÊy linh kiÖn trong th− viÖn () Ký hiÖu phÝm t¾t B−íc 2: - Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. - Xo¸ m¹ch b»ng CLR = 0 - Sau ®ã ®Æt CLR = 1 vµ PR = 1 B−íc 3: - TiÕn hµnh theo b¶ng sè liÖu ®Ó nhËp tin Q = QAQBQCQD = 0101 - §iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng sè liÖu sau: 101
Ck Di QA QB QC QD Ck 1 1 Ck 2 0 Ck 3 1 Ck 4 0 - NÕu kÕt qu¶ ®óng th× Q ë dßng Ck4 ph¶i lµ 0101 2. M¹ch ghi dÞch tr¸i nhËp tin 4 bit nèi tiÕp Chóng ta sÏ x©y dùng vµ nghiªn cøu m¹ch ghi dÞch tr¸i nhËp tin 4 bit nèi tiÕp ®−îc x©y dùng tõ trig¬ D. S¬ ®å thÝ nghiÖm: Qa Qd Qc Qb 5V 0V PR Di S S S S D Q D Q D Q D Q _ _ _ _ CP Q CP Q CP Q CP Q R R R R 0V CK 5V C LR C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm: B−íc1: Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− c¸c h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông: 04 Trig¬ D [Digital Basic/Flip - Flops/D SRN] 04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) B−íc 2: - Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. - Xo¸ m¹ch b»ng CLR = 0 - Sau ®ã ®Æt CLR = 1 vµ PR = 1 B−íc 3: - TiÕn hµnh theo b¶ng sè liÖu ®Ó nhËp tin Q = QAQBQCQD = 0101 - §iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng sè liÖu sau: 102
Ck Di QA QB QC QD Ck 1 0 Ck 2 1 Ck 3 0 Ck 4 1 NÕu kÕt qu¶ ®óng th× Q ë dßng Ck4 ph¶i lµ 0101 3. M¹ch ghi dÞch ph¶i nhËp tin song song Chóng ta sÏ x©y dùng vµ nghiªn cøu m¹ch ghi dÞch ph¶i nhËp tin 4 bit song song ®−îc x©y dùng tõ trig¬ D. S¬ ®å thÝ nghiÖm: 0V 0V 5V 5V C D A B 5V M +V 5V QA QB QC QD S S S S D Q D Q D Q D Q _ _ _ _ CP Q CP Q CP Q CP Q R R R R 0V Ck 5V CLR C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm: B−íc1: Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− c¸c h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông: 04 Trig¬ D [Digital Basic/Flip - Flops/D SRN] 07 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 12 Cæng NAND 2 lèi vµo [Digital Basic/Gates/2-in NAND] (5) 01 Cöa ®¶o [Digital basics/Buferr,Inverters/Inverter] B−íc 2: - Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. 103
- Xo¸ m¹ch b»ng CLR = 0 - Sau ®ã ®Æt CLR = 1 vµ PR = 1 B−íc 3: - TiÕn hµnh theo b¶ng sè liÖu ®Ó nhËp tin Q = QAQBQCQD = 0101 - §iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng sè liÖu sau: Mèt ho¹t ®éng Ck A B C D QA QB QC QD CLR M = 0 - NhËp tin 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 song song 1 Ck 0 1 0 1 0 1 0 1 M=1 1 Ck 1 1 1 1 DÞch ph¶i tuÇn 1 Ck 1 1 1 1 hoµn 1 Ck 1 1 1 1 1 Ck 1 1 1 1 1 Ck 1 1 1 1 NÕu kÕt qu¶ ®óng th× sau 4 xung nhÞp Ck, Q sÏ nhËn l¹i gi¸ trÞ ban ®Çu 4. Nghiªn cøu sù ho¹t ®éng cña ghi dÞch v¹n n¨ng 74LS194 IC 74LS194 lµ m¹ch ghi dÞch v¹n n¨ng hai chiÒu 4 bit (4-bit Bidirectional Universal Shift Register). Nã cã thÓ nhËp tin nèi tiÕp, nhËp tin song song, dÞch tr¸i, dÞch ph¶i. Mèt ho¹t ®éng cña nã ®−îc ®iÒu khiÓn bëi S0 vµ S1. S¬ ®å vµ b¶ng ch©n lý ®−îc tr×nh bµy ë phÇn phô lôc. S¬ ®å thÝ nghiÖm: D3 D2 D1 D0 0V 0V 0V 0V 0V Ck 0V 74LS194 S1 Q3 Q2 Q1 Q0 CP D3 0V D2 S2 S1 D1 S0 D0 0V DSR DSR Q3 DSL Q2 0V Q1 DSL MR Q0 0V MR Trong ®ã + DSR (Data Input Shift Right ): Lèi vµo d÷ liÖu dÞch ph¶i + DSL (Data Input Shift Left ) : Lèi vµo d÷ liÖu dÞch tr¸i 104
+ D0–D3 :Lèi vµo d÷ liÖu song song + Q0–Q3 :Lèi ra d÷ liÖu song song + MR : (Mater Reset): Clear t¸c ®éng thÊp + S0–S1: Lèi vµo ®iÒu khiÓn mèt ho¹t ®éng C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm: B−íc1: Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông: 10 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 01 IC 74LS194 [Digital by Number/741xx/74194] B−íc 2: a. Ghi dÞch ph¶i vµ ghi dÞch tr¸i - TiÕn hµnh thÝ nghiÖm theo c¸c sè liÖu ®Çu vµo ë b¶ng ch©n lý sau vµ ®iÒn ®Çy ®ñ kÕt qu¶ vµo b¶ng: Ck S0 S1 DSR DSL QA QB QC QD MR x 0 x x x x 0 0 0 0 CK1 1 0 1 1 x CK2 1 0 1 1 x CK3 1 0 1 1 x CK4 1 0 1 1 x x 0 x x x x CK1 1 1 0 x 1 CK2 1 1 0 x 1 CK3 1 1 0 x 1 CK4 1 1 0 x 1 b. Ghi dÞch ph¶i nhËp tin 4 bit nèi tiÕp - Yªu cÇu nhËp tin Q = QAQB QC QD = 0101 - C¸c b−íc tiÕn hµnh: + §Æt S0, S1 ®Ó chän mode ho¹t ®éng 105
+ §Æt gi¸ trÞ cho DSR thÝch hîp ®Ó nhËp ®−îc tin theo yªu cÇu + T¸c ®éng CK ®Ó nhËp tin - TiÕn hµnh thÝ nghiÖm vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng sè liÖu sau: Ck S0 S1 DSR DSL QA QB QC QD MR x 0 x x x x 0 0 0 0 CK1 1 CK2 1 CK3 1 CK4 1 c. Ghi dÞch tr¸i nhËp tin 4 bit nèi tiÕp - Yªu cÇu nhËp tin Q = QAQB QC QD = 0101 - C¸c b−íc tiÕn hµnh: + §Æt S0, S1 ®Ó chän mode ho¹t ®éng + §Æt gi¸ trÞ cho DSL thÝch hîp ®Ó nhËp ®−îc tin theo yªu cÇu + T¸c ®éng Ck ®Ó nhËp tin - TiÕn hµnh thÝ nghiÖm vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng sè liÖu sau: CK S0 S1 DSR DSL QA QB QC QD MR x 0 x x x x 0 0 0 0 CK1 1 CK2 1 CK3 1 CK4 1 d. NhËp tin 4 bit song song - Yªu cÇu nhËp tin Q = QAQB QC QD = 1001 - C¸c b−íc tiÕn hµnh: + §Æt S0, S1 ®Ó chän mode ho¹t ®éng + §Æt gi¸ trÞ tin QAQBQCQD cÇn nhËp vµo c¸c lèi vµo d÷ liÖu song song ABCD t−¬ng øng 106
+ T¸c ®éng CK ®Ó nhËp tin - TiÕn hµnh thÝ nghiÖm vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng sè liÖu sau. CK S0 S1 DSR DSL A B C D QA QB QC QD MR x 0 x x x x x x x x 0 0 0 0 CK1 1 CK2 1 CK3 1 CK4 1 5. KiÓm tra kiÕn thøc Sö dông hai ghi dÞch v¹n n¨ng 74LS194 vµ c¸c linh kiÖn cÇn thiÕt kh¸c ®Ó thùc hiÖn c¸c yªu cÇu sau: + M¹ch ghi dÞch ph¶i nhËp tin 8 bit nèi tiÕp. TiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®Ó nhËp tin Q = 10110010 + M¹ch nhËp tin 8 bit song song TiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®Ó nhËp tin Q = 10110010 107
C. Phô lôc Giíi thiÖu DataSheet c¸c h·ng s¶n xuÊt IC trªn thÕ giíi cña mét sè IC th«ng dông sö dông trong bµi thùc hµnh. 1. Bé ghi dÞch v¹n n¨ng hai chiÒu 4 bit (4 bit Bidirectional Universal Shift Register) Tªn IC: 74x194 (TTL) 108
109