Λύσεις — Άσκηση 14η · Καταχωρητής παράλληλης φόρτωσης με flip-flop (σελ. 40-42) – ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ – ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Λύσεις — Άσκηση 14η · Καταχωρητής παράλληλης φόρτωσης με flip-flop (σελ. 40-42)

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: Μετά τον μηδενισμό, εφαρμόστε στις εισόδους I3I2I1I0=0101. Αλλάζουν οι έξοδοι; (χωρίς παλμό ρολογιού)

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: Δώστε έναν παλμό ρολογιού (με I3I2I1I0=0101). Αλλάζουν τώρα οι έξοδοι; Διατυπώστε τα συμπεράσματα.

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: Εφαρμόζοντας διάφορες εισόδους και παλμούς ρολογιού, συμπληρώστε τον πίνακα εξόδων (CLEAR=1, CLOCK=↑).

Πώς σκεφτόμαστε: Σε κάθε ανερχόμενη ακμή, οι έξοδοι αντιγράφουν τις εισόδους (Q=I).

Λύση:

• I3I2I1I0=0000 → Q3Q2Q1Q0=0000.
• 0101 → 0101.
• 1100 → 1100.
• 1111 → 1111.
• Σε κάθε περίπτωση, με CLEAR=1 (ανενεργό) και παλμό ρολογιού, η έξοδος αντιγράφει την είσοδο.

Απάντηση: Σε κάθε ακμή ρολογιού Q3Q2Q1Q0 = I3I2I1I0 (η έξοδος = είσοδος). Ο καταχωρητής αποθηκεύει τη 4-bit λέξη.

Πρόσεξε:

• Ο καταχωρητής 4-bit αποθηκεύει τιμές 0000–1111 (0–15).
• Το CLEAR=1 σημαίνει ανενεργό (ενεργό-LOW): δεν μηδενίζει.