Przerzutniki Przerzutnik jest najprostszym układem sekwencyjnym

Przerzutniki
Przerzutnik jest najprostszym układem sekwencyjnym, wykorzystywanym do zapamiętywania
danych w każdym układzie przeznaczonym do przechowywania i przetwarzania informacji.
Przerzutnik zdolny jest do zapamiętania jednego bitu informacji.
Przerzutniki dzielą się na:
– asynchroniczne, w których zmiana stanu wejść może spowodować natychmiastową zmianę
stanu wyjść
– synchroniczne, w których zmiana stanu wyjść może ulec zmianie wyłącznie w określonych
jednostkach czasu (przerzutniki taktowe lub zegarowe)
Przerzutniki stosowane w technice cyfrowej mają co najmniej dwa charakterystyczne wejścia i
zwykle dwa wyjścia. Są to:
– wejścia informacyjne (ozn. R-S, J-K,T,D)
– wejście programujące ustawiające (S) *
– wejście programujące zerujące ( R ) *
– wejście zegarowe ( C ) *
– wyjście proste (Q)
– wyjście zanegowane (Q)
* - wejścia niewymagane
W przerzutnikach synchronicznych wpis (pojawienie się informacji na wyjściu) jest wyzwalany
zboczem dodatnim lub ujemnym.
Rodzaje przerzutników:
a) RS
Ma dwa wejścia informacyjne R-S i wejście zegarowe C oraz dwa wyjścia Q i Q. Stan wyjść jest
zawsze przeciwny. Stan wejść R-S=11 jest logicznie zagrożony (w przerzutniku wykonanym z
bramek NOR).
S
R
Qn+1
0
0
Qn
0
1
0
1
0
1
1
1
zagrożony
b) JK
Ma dwa wejścia informacyjne, wejście zegarowe C oraz może mieć wejścia programujące S i R.
Nie występuje stan wejść logicznie zagrożony.
J
K
Qn+1
0
0
Qn
0
1
0
1
0
1
1
1
Qn
c) T (połączenie J i K w JK)
Ma jedno wejście informacyjne T, wejście zegarowe C oraz może mieć wejścia programujące R i
S.
T
Qn+1
0
Qn
1
Qn
d) D
Ma jedno wejście informacyjne D, wejście zegarowe C oraz może mieć wejścia programujące R i S
T
Qn+1
0
0
1
1
Liczniki
Liczniki są układami sekwencyjnymi zbudowanymi z odpowiednio ze sobą połączonych
przerzutników symetrycznych, najczęściej JK lub T. Ich zadaniem jest zliczanie i zapamiętywanie
liczby impulsów na wejściach zliczających i przedstawienie wyników na wyjściach. Każdy licznik
ma określoną pojemność zwaną długością cyklu (N) zależna od liczby przerzutników wchodzących
w skład licznika (n)
N=2n
Podział liczników:
a) ze względu na liczbę stanów występujących w jednym pełnym cyklu:
– modulo N – licznik przechodzi przez wszystkie stany i cykl jest powtarzany
– do N – licznik przechodzi przez wszystkie stany i zatrzymuje się na ostatnim, aby
powtórzyć cykl należy wyzerować licznik
b) ze względu na długość cyklu:
– stałej długości cyklu
– programowanej długości cyklu
c) ze względu na kierunek zliczania:
– jednokierunkowe (dodające lub odejmujące)
– dwukierunkowe (dodające i odejmujące)
d) ze względu na sposób oddziaływania impulsów:
– asynchroniczne (szeregowe)
– synchroniczne (równoległe)
– asynchroniczno-synchroniczne
W liczniku synchronicznym zliczane impulsy są podawane jednocześnie na wszystkie wejścia
zegarowe wszystkich przerzutników wchodzących w skład licznika.
W liczniku asynchronicznym zliczane impulsy są podawane tylko na jedno z wejść zegarowych
przerzutników wchodzących w skład licznika, a zmiana stanu kolejnego przerzutnika odbywa się
pod wpływem zmiany stanu poprzedniego przerzutnika.
Najprostszym przykładem licznika szeregowego jest łańcuch połączonych ze sobą 3 przerzutników
typu T z podpiętym na stałe wejściem T do logicznej jedynki.
Innym przykładem jest licznik zbudowany z 3 przerzutników typu JK zliczającego w przód o
długości cyklu 8. Wejścia logiczne przerzutnika JK są przyłączone do logicznej jedynki. Impuls
wejściowy jest wprowadzany na wejście zegarowe (We) przerzutnika A. Wejścia zegarowe
pozostałych przerzutników są podłączone do wyjść Q poprzednich przerzutników. W chwili
początkowej wszystkie przerzutniki są w stanie 0.
We (ilość
impulsów)
Wyjścia
Q0
Q1
Q2
0
0
0
0
1
1
0
0
2
0
1
0
3
1
1
0
4
0
0
1
5
1
0
1
6
0
1
1
7
1
1
1
Rejestry
Rejestr to układ sekwencyjny zbudowany z zespołu przerzutników, najczęściej synchronicznych
typu D służący do zapamiętywania danych. Stosuje się je w układach, w których występuje
potrzeba chwilowego zapamiętania niewielkiej ilości informacji binarnej. Liczba bitów informacji
odpowiada liczbie zastosowanych przerzutników.
Rodzaje rejestrów:
a) szeregowe – informacja jest wpisywana szeregowo do rejestru (bit po bicie) i szeregowo
wyprowadzana.
b) równoległe – informacja jest wpisywana równolegle (wprowadzane jest całe słowo jednocześnie)
i wyprowadzana równolegle.
c) równoległo-szeregowy – wprowadzanie równoległe, wyprowadzanie szeregowe
d) szeregowo-równoległy – wprowadzanie szeregowe, wyprowadzanie równoległe
W rejestrach szeregowych istnieje konieczność przesuwania wprowadzonej informacji w kierunku
starszych lub młodszych bitów. Stosuje się je z reguły jako układy pośredniczące między
urządzeniami o różnym sposobie przetwarzania informacji i różnej szybkości pracy.
Rejestry równoległe są stosowane przede wszystkim jako pomocnicze elementy pamięciowe o
małej pojemności np. w układach wyświetlania informacji z liczników.