Giáo trình Lắp ráp mạch kỹ thuật số (Nghề: Cơ điện tử - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Kỹ thuật Công nghệ

(NB) Giáo trình Lắp ráp mạch kỹ thuật số cung cấp cho người học những kiến thức như: Các quan hệ logic cơ bản và thông dụng; vi mạch số thông dụng; mạch tổ hợp; mạch tuần tự; mạch ghi dịch; mạch giao tiếp D/A, A/D. Mời các bạn cùng tham khảo tiếp nội dung phần 2 giáo trình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Lắp ráp mạch kỹ thuật số (Nghề: Cơ điện tử - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Kỹ thuật Công nghệ BÀI 5: MẠCH GHI DỊCH 1. Nguyên lý chung Thanh ghi còn gọi là bộ ghi dịch là các phần tử không thể thiếu được trong CPU, trong các hệ vi xử lý,…Nó có khả năng ghi giữ và dịch thông tin (sang phải hoặc sang trái). Bộ ghi dịch cấu tạo từ một dãy phần tử nhớ đơn bit (trigơ) được mắc liên tiếp với nhau và một số cửa logic cơ bản hỗ trợ. Muốn ghi và truyền một từ nhị phân n bit ta cần n phần tử nhớ (n trigơ). Trong các bộ ghi dịch thường dùng các trigơ đồng bộ như trigơ RST, trigơ JK, trigơ D. Thông thường người ta hay dùng các trigơ D hoặc các trigơ khác nhưng mắc theo kiểu trigơ D để tạo thành các bộ ghi. 2. Phân loại - Ghi song song: Các bit của từ nhị phân được ghi đồng thời cùng một lúc vào bộ ghi. - Ghi nối tiếp: Các bit của từ nhị phân được đưa vào bộ ghi một cách tuần tự theo thứ tự của từ nhị phân. 2.1. Thanh ghi vào nối tiếp ra song dịch phải: Bộ ghi nối tiếp có thể dịch phải, dịch trái và cho ra song song hoặc ra nối tiếp. Trên hình 3.16 giới thiệu sơ đồ bộ ghi nối tiếp dịch phải có các lối ra song song và ra nối tiếp. Hình 5.1: Mach ghi dịch phải vào nói tiếp ra song song 73 Đây là sơ đồ chỉ có lối vào nối tiếp, còn lối cả ra song song và ra nối tiếp. Khi cho một xung kim âm tác động vào lối vào xoá, các lối ra Q của cả 4 trigơ trong bộ ghi đều ở trạng thái 0. Muốn ghi ta phải đưa các bit thông tin nối tiếp về thời gian truyền lần lượt vào lối vào nối tiếp theo sự điều khiển đồng bộ của các xung nhịp. Cứ sau mỗi xung nhịp trạng thái của trigơ lại được xác lập theo thông tin lối vào D của nó. Trong sơ đồ hình 3.16 lối ra của trigơ trước lại được nối với vào lối vào D của trigơ sau nên sau mỗi lần có xung nhịp tác động trigơ sau lại nhận giá trị của trigơ đứng trước nó. Giả sử ta có 4 bit số liệu D1D2D3D4 được truyền liên tiếp tới lối vào của bộ ghi trong đó bit D4 đến trước nhất. Quá trình ghi thông tin diễn ra như sau: Xung nhịp Q1 Q2 Q3 Q4 0 0 0 0 0 1 D4 0 0 0 2 D3 D4 0 0 3 D2 D3 D4 0 4 D1 D2 D3 D4 Bảng 5-1 Sau 4 xung nhịp thì thông tin được nạp xong, muốn đưa dữ liệu ra ở các lối ra song song ta đặt mức 1 ở lối ‘Điều khiển ra”, lối ra của các cửa AND ở lối ra song song sẽ được xác lập theo trạng thái Q1, Q2, Q3, Q4 của các trigơ trong bộ ghi. Trong cách điều khiển dữ liệu ra song song này thông tin trong bộ ghi vẫn được duy trì. Để điều khiển dữ liệu ra nối tiếp, ta phải tác động một nhóm 4 xung nhịp ở lối vào CLK (điều khiển ghi). Sau 4 xung nhịp tác động 4 bit dữ liệu lần lượt được đưa ra khỏi bộ ghi. Như vậy, quá trình điều khiển ghi nối tiếp 4 bit mới cũng là quá trình đưa 4 bit dữ liệu cũ ra khỏi bộ ghi qua lối ra nối tiếp. 74 2.2. Thanh ghi vào nối tiếp ra song dịch trái: Bộ ghi nối tiếp dịch trái có các lối ra song song và lối ra nối tiếp được trình bày trên hình 3.17. Cấu trúc của bộ ghi này cũng tương tự như bộ ghi dịch phải hình 3.16 nó chỉ khác trật tự sắp xếp các trigơ trong bộ ghi. Trigơ 4 lại là trigơ đầu, trigơ 1 là trigơ cuối. Quá trình điều khiển xoá, điều khiển ghi vào và đưa dữ liệu ra hoàn toàn tương tự như bộ ghi dịch phải hình 3.16. Hình 5.2: Mạch ghi dịch trái vào nối tiếp ra song song Ví dụ: Ta có một chuỗi dữ liệu D1 D2 D3 D4 được truyền đến lối vào của bộ ghi theo trình tự bit D1 đến trước nhất. Quá trình ghi dịch 4 bit dữ liệu đối với bộ đếm này diễn ra như sau: Xung Q1 Q2 Q3 Q4 nhịp 0 0 0 0 0 1 0 0 0 D1 2 0 0 D1 D2 3 0 D1 D2 D3 4 D1 D2 D3 D4 Bảng 5-2 75 2.3. Thanh ghi vào song song ra song dịch trái: Hình 5.3: Mạch ghi dịch vào song song ra song song dịch trái Trong sơ đồ trên người ta thêm 1 mạch điều khiển ra dùng 4 cổng AND 2 lối vào. Hoạt động của sơ đồ như sau: Trước tiên dùng xung xoá CLR = 0 để xoá, lối ra Q1Q2Q3Q4 = 0000 Các số liệu cần ghi được đưa vào lối vào D1D2D3D4. Khi có xung điều khiển ghi đưa vào lối vào CLK, dữ liệu được nạp vào bộ nhớ song song và cho lối ra song song Q1Q2Q3Q4 = D1D2D3D4. Mỗi lối ra Q được đưa vào 1 lối vào của các cửa AND. Muốn cho dữ liệu ra thẳng lối ra thì lối “Điều khiển ra” phải bằng 1. Nếu chưa muốn cho dữ liệu ra lối ra thì để “Điều khiển ra” bằng 0. 3. Ứng dụng Thanh ghi dịch đóng vai trò cực kì quan trọng trong việc lưu trữ, tính toán số học và logic. Chẳng hạn trong các bộ vi xử lí, máy tính đều có cấu tạo các thanh ghi dịch; trong vi điều khiển (8051) cũng có các ghi dịch làm nhiều chức năng hay như trong nhân chia, ALU đã xét ở chương 2 ghi dịch cũng đã được đề cập đến. Ở đây không đi vào chi tiết mà chỉ nói khái quát ngắn gọn về ứng dụng của chúng. a. Lưu trữ và dịch chuyển dữ liệu 76 Đây là ứng dụng cơ bản và phổ biến nhất của chúng. Ghi dịch n bit sẽ cho phép lưu trữ được n bit dữ liệu một thời gian mà chừng nào mạch còn được cấp điện. ...