Giáo trình thực tập Kỹ thuật số - Bài 8: Mạch ghi dịch (Shift Register)
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
R
S
R
S
R
S
R
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
CP
CP
CP
CP
"1"
Ck
Ck
CLR
“1”
D
“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
R
S
R
S
R
S
R
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
CP
CP
CP
CP
"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
R
S
R
S
R
S
R
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
CP
CP
CP
CP
"1"
Ck
QD
QB
QA
QC
M = 1
M = 0
: s¬ ®å ghi nèi tiÕp dÞch ph¶i .
: 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:
CLR = 0
- Xo¸ tÊt c¶ c¸c trig¬ :
- §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"
"1"
S
R
S
R
S
R
S
R
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
CP
CP
CP
CP
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
5V
PR
Di
S
R
S
R
S
R
S
R
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
CP
CP
CP
CP
0V
5V
CK
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]
04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch]
(s)
(9)
04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
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
Ck1
Ck2
Ck3
Ck4
Di
1
QA
QB
QC
QD
0
1
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
Di
PR
S
R
S
R
S
R
S
R
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
CP
CP
CP
CP
0V
5V
CK
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]
04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch]
(s)
(9)
04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
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
Ck1
Ck2
Ck3
Ck4
Di
0
QA
QB
QC
QD
1
0
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
S
5V
QA
QB
QC
QD
S
S
S
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
D
Q
_
Q
CP
CP
CP
CP
R
R
R
R
0V
5V
Ck
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)
(9)
04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
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
0
M = 0 - NhËp tin
song song
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
0
1
1
Ck
Ck
Ck
Ck
Ck
Ck
M = 1
1
DÞch ph¶i tuÇn
hoµn
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
S2
Q3 Q2 Q1
Q0
CP
D3
D2
D1
D0
0V
0V
0V
0V
S1
S0
DSR
DSL
DSR
DSL
Q3
Q2
Q1
Q0
MR
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]
04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
01 IC 74LS194 [Digital by Number/741xx/74194]
(s)
(9)
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
x
S0
x
0
0
0
0
x
1
1
1
1
S1
x
1
1
1
1
x
0
0
0
0
DSR
DSL QA QB QC QD
MR
0
x
1
1
1
1
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
1
1
1
1
0
0
0
0
CK1
CK2
CK3
CK4
x
1
1
1
1
0
CK1
CK2
CK3
CK4
1
1
1
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
x
S0
x
S1
x
DSR
x
DSL QA QB QC QD
MR
0
x
0
0
0
0
CK1
CK2
CK3
CK4
1
1
1
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
x
S0
x
S1
x
DSR
x
DSL QA QB QC QD
MR
0
x
0
0
0
0
CK1
CK2
CK3
CK4
1
1
1
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
x
S0
x
S1 DSR DSL
A
x
B
x
C
x
D
x
QA QB QC QD
MR
0
x
x
x
0
0
0
0
CK1
CK2
CK3
CK4
1
1
1
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
13 trang
25940
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình thực tập Kỹ thuật số - Bài 8: Mạch ghi dịch (Shift Register)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thuc_tap_ky_thuat_so_bai_8_mach_ghi_dich_shift_re.pdf
