Λύσεις — Άσκηση 14η · Καταχωρητής παράλληλης φόρτωσης με flip-flop (σελ. 40-41) – ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ – ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ – ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Β’ ΕΠΑΛ ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ – ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Άσκηση 14η · Καταχωρητής παράλληλης φόρτωσης με flip-flop (σελ. 40-41) – ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ – ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Λύσεις — Άσκηση 14η · Καταχωρητής παράλληλης φόρτωσης με flip-flop (σελ. 40-41)

Καταχωρητής 4-bit από τέσσερα D flip-flops (74LS74): παράλληλη φόρτωση δεδομένων ΜΟΝΟ στην ακμή του ρολογιού (σύγχρονη), με ασύγχρονο μηδενισμό CLEAR.

Αλλαγή εισόδων χωρίς παλμό ρολογιού

Ζητούμενο: 6. Να μηδενίσετε το κύκλωμα (ενεργοποιώντας στιγμιαία τις εισόδους CLR, ενώ οι είσοδοι PRESET είναι απενεργοποιημένες) και μετά να απενεργοποιήσετε τις ασύγχρονες εισόδους. 7. Να εφαρμόσετε στις εισόδους \(I_3I_2I_1I_0\) αντιστοίχως λογικές καταστάσεις: 0101. Αλλάζουν οι λογικές καταστάσεις των εξόδων;

Πώς σκεφτόμαστε: Τα D flip-flops αλλάζουν ΜΟΝΟ στην ακμή του ρολογιού. Χωρίς παλμό, τα δεδομένα «περιμένουν» στις εισόδους.

Λύση:

Εφαρμόζουμε I3I2I1I0=0101 στις εισόδους, χωρίς παλμό ρολογιού.
Οι έξοδοι Q3Q2Q1Q0 ΔΕΝ αλλάζουν — παραμένουν 0000 (η προηγούμενη μηδενισμένη κατάσταση).
Τα δεδομένα είναι παρόντα στις εισόδους αλλά δεν έχουν «κλειδωθεί» ακόμη.

Απάντηση: Όχι — χωρίς παλμό ρολογιού οι έξοδοι δεν αλλάζουν (παραμένουν 0000). Τα δεδομένα περιμένουν στις εισόδους.

Πρόσεξε:

Η αλλαγή εισόδων ΔΕΝ επηρεάζει άμεσα τις εξόδους (σύγχρονο κύκλωμα).
Αυτό δείχνει τη διαφορά από ένα συνδυαστικό κύκλωμα.

Φόρτωση με παλμό ρολογιού

Ζητούμενο: 8. Να δώσετε έναν παλμό clock (από τη γεννήτρια παλμών ρολογιού). Αλλάζουν τώρα οι λογικές καταστάσεις των εξόδων; 9. Από τα βήματα 7,8 να διατυπώσετε τα συμπεράσματά σας.

Πώς σκεφτόμαστε: Στην ακμή του παλμού, κάθε D flip-flop φορτώνει Q=D, οπότε οι έξοδοι παίρνουν την τιμή των εισόδων.

Λύση:

Με τον παλμό ρολογιού: Q3Q2Q1Q0 = I3I2I1I0 = 0101 (παράλληλη φόρτωση).
Τώρα οι έξοδοι άλλαξαν και ισούνται με τις εισόδους.
Συμπέρασμα: ο καταχωρητής φορτώνει τα δεδομένα ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ και ΜΟΝΟ στην ακμή του ρολογιού (σύγχρονη φόρτωση).

Απάντηση: Ναι — με τον παλμό ρολογιού Q3Q2Q1Q0=0101 (= οι είσοδοι). Ο καταχωρητής φορτώνει παράλληλα, σύγχρονα με το ρολόι.

Πρόσεξε:

«Παράλληλη» φόρτωση: όλα τα bit μπαίνουν ΜΑΖΙ σε έναν παλμό.
Μετά τη φόρτωση, ο καταχωρητής ΚΡΑΤΑ τα δεδομένα (μνήμη).

Πίνακας φόρτωσης καταχωρητή

Ζητούμενο: 10. Εφαρμόζοντας κατάλληλες λογικές καταστάσεις και παλμούς clock να συμπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα (CLEAR, CLOCK, \(I_3I_2I_1I_0\) → \(Q_3Q_2Q_1Q_0\)): 1, ↑, 0000· 1, ↑, 0101· 1, ↑, 1100· 1, ↑, 1111· 1, ↑, 0001· 0, ↑, 0001.

Πώς σκεφτόμαστε: Όταν CLEAR=1 (ανενεργό, αφού ενεργοποιείται με «0»), σε κάθε ανερχόμενη ακμή οι έξοδοι αντιγράφουν τις εισόδους (Q=I). Όταν CLEAR=0, ο ασύγχρονος μηδενισμός υπερισχύει του ρολογιού και των εισόδων.

Λύση:

CLEAR=1, ↑, 0000 → Q3Q2Q1Q0=0000.
CLEAR=1, ↑, 0101 → 0101.
CLEAR=1, ↑, 1100 → 1100.
CLEAR=1, ↑, 1111 → 1111.
CLEAR=1, ↑, 0001 → 0001.
CLEAR=0, ↑, 0001 → 0000: η είσοδος CLEAR είναι ενεργή (ενεργή-LOW) και μηδενίζει όλα τα flip-flops, ανεξάρτητα από τον παλμό και τις εισόδους.

Απάντηση: Με CLEAR=1, σε κάθε ακμή ρολογιού Q3Q2Q1Q0 = I3I2I1I0: 0000, 0101, 1100, 1111, 0001. Με CLEAR=0 οι έξοδοι γίνονται 0000 (ασύγχρονος μηδενισμός), παρότι I=0001.

Πρόσεξε: