4 Registre

6.4. REGISTRERegistrele sunt circuite logice secveniale care primesc, stocheaz i transfer informaiisub form binar. Un registru este format din mai multe celule bistabile de tip RS, JK sauD i permite memorarea i/sau deplasarea informaiei la comanda impulsurilor de tact.Un registru care conine n celule bistabile are o capacitate de n bii. Registrele pot ficonsiderate memorii rapide de mici dimensiuni.La un registru se definesc urmtoarele operaii:

nscrierea introducerea datelor n registru care se poate face:o Serial bit dup bit, toi biii cuvntului de n biio Paralel cei n bii se scriu simultan n registru

Citirea extragerea datelor din registru care se poate face:o Serial bit dup bito Paralel toi biii simultan

Deplasarea datelor n registru se poate face:o Deplasarea la dreaptao Deplasarea la stngao Deplasarea n ambele sensuri

tergerea aducerea tuturor registrelor n starea 0Dup modul de nscriere/ citire se disting patru tipuri de registre:

registru cu nscriere serie i citire serie - SISO registru cu nscriere serie i citire paralel - SIPO registru cu nscriere paralel i citire serie - PISO registru cu nscriere serie i citire paralel PIPO

Un registru care ndeplinete dou sau mai multe funcii din cele 4 prezentate mai sus senumete registru universal.

n tehnologie TTL se fabrica urmtoarele tipuri principale de registre:74LS164, 74LS165, 74LS166, 74LS194, 74LS195, 74LS95, 74LS174, 74LS374,74LS574, 74LS594, 74LS595.n tehnologie CMOS se fabrica urmtoarele tipuri principale de registre:4006, 4014, 4015, 4021, 4031, 4035, 4042, 4076, 4094, 4517, 4731, 40104n tabelul 6.4.1 sunt prezentate principalele tipuri de registre.

http://eprofu.ro/electronica

Tabelul 6.4.1

TIP ComutpeTTL CMOS OBSERVAIICod n Cod n

SISOFront 4006 18 Configurabil 2x4,5,8,9 sau 1x10,12,13,14,16,18Front 4031 64 1 registru n capsulFront 4517 64 2 registre n capsul, prize la 16,32,48,64Front 4731 64 4 registre n capsul

SIPO Front 74164 8Front 4015 4 2 registre de 4 bii n capsul

PIPO

Front 74174 6Front 74374 8 3 striFront 74574 8 Idem 74374, alt dispunere piniFront 4042 4 Latch D cu controlul polaritii tactuluiFront 4076 4 3 stri

PISO Front 74165 8 Intrri J nK

Combinate

Front 74166 8 PISO, SISOFront 74195 8 Intrri J nKFront 74594 8 SISO, PIPO, 2 intrri de tactFront 74595 8 SISO, PIPO, 2 intrri de tact, 3 striFront 74597 8 PIPO, SIPO, PISOFront 4014 8 PISO, SISOFront 4021 8 PISO, SISOFront 4035 4 PIPO, SISO, bidirecional J nKFront 4094 8 SISO, SIPO, 3 stri

UniversaleFront 7495 4Front 74194 4Front 40104 4 3 stri


1. Registru cu nscriere serie i citire serie (SISO)Acest tip de registru este format din n bistabile de tip D i are structura din figura 6.4.1.Ieirea Q a bistabilului k este conectat la intrarea D a bistabilului k+1. Registrul are osingur intrare pentru nscrierea serie i o singur ieire pentru citirea serie a datelor.

Figura 6.4.1 Schem principiu registru SISO de 4 biiFuncionarea acestui registru pentru cuvntul 1101 se poate urmri n tabelul 6.4.2

Tabelul 6.4.2Tact QA QB QC QD1 1 0 0 02 0 1 0 03 1 0 1 04 1 1 0 15 0 1 1 0 16 0 0 1 1 0,17 0 0 0 1 1,0,18 0 0 0 0 1,1,0,1

Pentru nscrierea informaiei n registru, n general nu este obligatorie tergerea lui,deoarece pachetul de n bii ce va fi nscris va nlocui informaia existent n registru.Datele se nscriu n registru secvenial la intrarea D a primei celule din stnga. La fiecareimpuls de tact datele se deplaseaz de la stnga spre dreapta. Dup un numr deimpulsuri egal cu numrul de bii a registrului datele ncep s apar la ieirea registrului nordinea n care au fost nscrise. n tabelul 6.4.2 se observ ca dup fiecare impuls de tact,bii cuvntului de intrare se deplaseaz de la ieirea primului bistabil QA la ieirea ultimuluibistabil QD. Dup primele 4 impulsuri de tact la ieirea registrului se afl primul bit (dindreapta) al cuvntului de intrare, iar dup nc 4 impulsuri la ieirea registrului se golete.Registrul poate fi citit i paralel dac ieirile QA, QB i QC sunt accesibile la piniiintegratului. Acest tip de registru mai poart numele de registru de deplasare.

Intrare Ieire

tergere

Tact

DACLK

QA

CLR

DBCLK

QB

CLR

DCCLK

QC

CLR

DDCLK

QD

CLR


2. Registru cu nscriere serie i citire paralel (SIPO)Acest tip de registru este asemntor ca i structur cu registrul SISO cu deosebireaesenial c la acest registru sunt accesibile toate ieirile bistabililor (figura 6.4.2).Acest registru are o singur intrare pentru nscrierea serie a biilor unui cuvnt i n ieiripentru citirea simultan (paralel) a datelor.Registrul SIPO mai este prevzut cu o intrare de citire care comand citirea simultan asemnalelor de la ieirile registrului dup ce acesta a fost ncrcat complet. Informaiile sepstreaz n registru pn la resetarea acestuia (tergere). Utilizarea registrului pentrunscrierea unor date noi se face numai dup aducerea tuturor bistabililor n starea 0.

Figura 6.4.2 Schem principiu registru SIPO de 4 biiFuncionarea acestui registru pentru cuvntul 1101 se poate urmri n tabelul 6.4.3

Tabelul 6.4.3Tact QA QB QC QD0 0 0 0 01 1 0 0 02 0 1 0 03 1 0 1 04 1 1 0 1

Informaia este introdus n registru la fel ca la registru SISO (bit cu bit, prin deplasarea dela stnga la dreapta a coninutului pe durata a 4 impulsuri de tact).Cnd registrul este complet ncrcat se d comanda de citire i prin cele 4 pori I datelesunt livrate simultan la ieirile paralele ale registrului.

Intrareserie

QA

tergereTact

DACLK

QA

CLR

DBCLK

QB

CLR

DCCLK

QC

CLR

DDCLK

QD

CLR

Comand citire

QB QC QDIeiri paralele


3. Registru cu nscriere paralel i citire serie (PISO)Acest tip de registru permite nscrierea paralel (simultan) a datelor i citirea bit cu bit aacestora. Registrul are n intrri pentru nscrierea paralel a biilor informaiei i o singurieire pentru citirea serie a informaiei (figura 6.4.3).Acest registru se utilizeaz n special pentru transformarea transmisiei paralel a datelorn transmisie serial ce poate fi conectat direct la o linie de comunicaii sau un computer.

Figura 6.4.3 Schem principiu registru PISO de 4 biiFuncionarea acestui registru pentru cuvntul 1101 se poate urmri n tabelul 6.4.4

Tabelul 6.4.4Tact QA QB QC QD Ieireserie0 0 0 0 0 01 1 1 0 1 02 0 1 1 0 13 0 0 1 1 0,14 0 0 0 1 1,0,15 0 0 0 0 1,1,0,1

Pentru nscrierea datelor n registru se activeaz comanda nscriere. La primul impuls detact cei 4 bii de la intrrile paralele sunt nscrii simultan n celulele registrului prinintermediul porilor I. Citirea se face bit cu bit pe durata a 4 impulsuri de tact conformtabelului 6.4.4.

tergereTact

DACLK

QA

CLR

DBCLK

QB

CLR

DCCLK

QC

CLR

DDCLK

QD

CLR

Comandnscriere

AIntrri paralele

Ieireserie

B C D0


4. Registru cu nscriere paralel i citire paralel (PIPO)Acest tip de registru permite nscrierea paralel (simultan) a datelor i citirea simultan aacestora. Registrul are n intrri pentru nscrierea paralel a biilor informaiei i o n ieiripentru citirea paralel a informaiei (figura 6.4.4).

Figura 6.4.4 Schem principiu registru PIPO de 4 bii

Cnd se d comand de nscriere, cei 4 bii a informaiei (A, B, C,D) sunt introduisimultan n celulele registrului prin porile I de intare, la primul impuls de tact.Odat nscris, informaia poate rmne n registru orict de mult timp.Cnd se d comand de citire, se extrage informaia memorat n registru prin intermediulporilor I de ieire, astfel nct pe durata unui singur impuls de tact cei 4 bii a informaiei(QA, QB, QC, QD) sunt extrai din registru.

tergereTact

DACLK

QA

CLR

DBCLK

QB

CLR

DCCLK

QC

CLR

DDCLK

QD

CLR

A

Comandnscriereparalel

paralel

B C D

Intrri paralele

QA QB QC QDIeiri paralele

Comandcitireparalel

paralel


5. NUMRTOARE CU REGISTRU DE DEPLASAREUn numrtor cu registru de deplasare este un registru de deplasare la care i se adaugun circuit logic combinaional, obinndu-se un automat de stri cu diagrama de striciclic. Spre deosebire de numrtoarele binare, numrtoarele cu registru de deplasarenu numr ntr-o succesiune binar ascendent sau descendent, utilizndu-se n aplicaiide comand.Cele mai utilizate numrtoare cu registru de deplasare sunt:

Numrtorul n inel Numrtorul Johnson

a. NUMRTORUL N INELNumrtorul utilizeaz un registru universal cu ncrcare i citire paralel (PIPO), prevzutcu intrare i ieire serial. Pentru a nelege funcionarea unui numrtor n inel se prezinto aplicaie cu registrul 74LS194 (figura 6.4.5)

Figura 6.4.4 Numrtor n inel pe 4 bii cu CI 40194 i diagramele de semnalCnd se activeaz butonul SH/nL intrarea S1 trece n 1 logic situaie n care registrul sencarc paralel (Q3Q2Q1Q0 = 0001) se aprinde LED1. La dezactivarea butonului SH/nLintrarea S1 trece n 0 logic i sub aciunea impulsurilor de tact (furnizate de U1-LM555)bitul 1 de la ieirea Q0 se deplaseaz spre stnga se aprind succesiv LED-urile 2,3,4(lumina curge de la dreapta spre stnga). Dup terminarea ciclului ncepe un nou cicluidentic pn la activarea butonului SH/nL cnd registrul se iniializeaz din nou.Circuitul poate fi considerat numrtor al impulsurilor de tact aplicate deoarece pentrufiecare impuls de tact dintr-un ciclu starea ieirilor este distinct, existnd 4 stri distincte.

U1

LM555CMGND1

DIS7OUT 3RST4

VCC8

THR6

CON5TRI2

R13.3k R2

10k

R6820

R5820

R4820

R3820

LED4 LED3 LED2 LED1C110F

C2100nF

VCC 10V

P10kKey=A

50 %U2

40194BD_10V

P03 P14 P25 P36DSL7

O0 15O1 14O2 13O3 12

DSR2 ~MR1S09 S110CP11

SH/nL


b. NUMRTORUL JOHNSONNumrtorul Johnson se obine dintr-un registru de deplasare prin conectarea ieiri Qn laintrarea serial printr-o poart NU. n aceast situaie numrul de stri distincte ale unuiciclu complet de funcionare este 2n. Acest numrtor mai este cunoscut i sub numele denumrtor n inel rsucit.n aplicaia prezentat ntre ieirea Q3 i intrarea serial DSR este conectat poarta I 4009 (figura 6.4.5). Deoarece registrul are 4 bii, circuitul are 8 stri distincte n cadrul unuiciclu complet, dup cum se vede din diagrama din figura 6.4.5.Numrtorul se iniializeaz prin aplicarea unui semnal de tergere ( = ) caredetermin Q3Q2Q1Q0 = 0000.

Figura 6.4.5 Numrtor Johnson pe 4 bii cu CI 40194 i diagramele de semnalLa activarea butonului nMR numrtorul se iniializeaz (toate ieirile trec n 0 logic).Cnd intrarea trece n 1 logic strile logice ale ieirilor se schimb la fiecare impuls detact (CLK1Q3Q2Q1Q0=0001, CLK2Q3Q2Q1Q0=0011,......... ,CLK7Q3Q2Q1Q0=0000).Led-urile se aprind succesiv de la dreapta spre stnga i rmn aprinse apoi se stingsuccesiv n aceeai ordine).

U1

LM555CMGND1

DIS7OUT 3RST4

VCC8

THR6

CON5TRI2

R13.3k R2

10k

R6820

R5820

R4820

R3820

LED4 LED3 LED2 LED1C110F

C2100nF

VCC10V

P10kKey=A

50 %U2

40194BD_10V

P03 P14 P25 P36DSL7

O0 15O1 14O2 13O3 12

DSR2 ~MR1S09 S110CP11

nMR

1/4_4009


n figura 6.4.6 sunt prezentate 2 aplicaii cu numrtorul Johnson 4017.

a. Lumin dinamic

b. Semafor

Figura 6.4.6 Aplicaii cu numrtor Johnson 4017

U1

4017BT_10V

O0 3O1 2O2 4O3 7~CP113MR15

CP014

O4 10O5 1O6 5O7 6O8 9O9 11~O5-9 12

U2

LM555CMGND1

DIS7OUT 3RST4

VCC8

THR6

CON5TRI2

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D81N4148

R13.3k R3

10k

R41k

R51k

R61k

R71k

R81k

R91k

R10100k

LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6C110FC2100nF

C36.8nF

VCC10V

R210kKey=A50 %

U1

4017BT_10V

O0 3O1 2O2 4O3 7~CP113MR15

CP014

O4 10O5 1O6 5O7 6O8 9O9 11~O5-9 12

U2LM555CM

GND1

DIS7OUT 3RST4

VCC8

THR6

CON5TRI2

R13.3k R3

10k

C147F

C2100nF

C36.8nF

VCC10V R14100kD1

D2D3

D4D5

D6D7

D8D9

D10D11

1N4148 LED1 LED2 LED3

R4820 R5 R6

R210kKey=A

70 %


Documents

4 Registre