دانلود تحقیق ثباتهای انتقالی

مدار ترتیبی با پاس ساعت از مدار ترکیبی و تعدادی فلیپ فلاپ ترکیب شده است.

مداری که فقط با فلیپ فلاپ ساخته می شود نیز یک مدار ترتیبی میباشد.

چون دارای حافظه و پاس ساعت است.

عده ای از مدارهای ترتیبی MSI فلیپ فلاپ هستند به شمارنده و ثبات معروف هستند.

ثبات شامل گروهی از سلولهای دو دویی است که اطلاعات را در فلیپ فلاپها نگه داری می کند یک ثبات n بیتی دارای n فلیپ فلاپ است و می تواند n بیت اطلاعات را ذخیره نمایند.

یک ثبات ممکن است علاوه بر فلیپ فلاپ دارای تعدادی گیت نیز باشد که وظیفه خاصی را انجام دهد.

شمارنده اصولاً یک ثبات است که با پاس ساعت به حالتهای از پیش تعیین شده می رود.

ثباتها برای طراحی مدارها ترتیبی نیز استفاده می شوند.

در این تحقیق ابتدا به مواردی در مورد ثباتها پرداخته شده است و سپس به یک نوع از آنها که ثبات انتقالی می باشد به طور گسترده تری پرداخته شده است.

در انتها نیز دو آزمایش در مورد ثباتها آورده شده است.

در اینجا لازم است از زحمات استاد گرامی جناب آقای مهندس اژدری کمال تشکر را دارم.

امید است که این تحقیق ناچیز مورد استفاده قرار گیرد.

ثباتها
انواع مختلفی از ثباتهای تجاری وجود دارد.

ساده ترین ثبات فقط از فلیپ فلاپ تشکیل شده است و هیچ گیتی ندارد.

این ثبات را با چهار فلیپ فلاپ D نشان می دهند، که دارای یک پالس ساعت ورودی مشترک است برای بدست آوردن اطلاعات ذخیره شده در ثبات می توان از چهار خروجی فلیپ فلاپ ها استفاده نمود.

ورودی پالس سرعت مشترک، در لبه بالا رونده خود همه فلیپ فلاپها را فعال می سازد و داده دو دویی موجود در چهار ورودی به داخل ثبات چهار بیتی منتقل می شود.

چهار خروجی را می توان در هر زمانی نمونه برداری کرد و اطلاعات ذخیره شده در ثبات را بدست آورد.

انتقال اطلاعات جدید به داخل ثبات، بار کردن ثبات نامیده می شود.

اگر تمام بیت های ثبات به طور همزمان با یک انتقال پالس ساعت بار شوند گوییم، بار شدن به صورت موازی صورت گرفته است.

ثباتهای کامپیوتر با حروف بزرگ انگلیس دو گاهی عددهایی به دنبال آنها برای نشان دادن کار ثبات مشخص می شوند.

ثباتهای دیگری نیز وجود دارند.

از جمله ثباتی که آدرس را برای یک واحد حافظه نگه می دارد.

ثبات آدرس حافظه نام داشته و با MAR مشخص می شوند.

ثباتی برای شمارندگی برنامه (PC) ، ثبات دستورالعمل (IR) ، ثبات پردازنده (R1) و ثباتهای انتقالی که بحث مورد نظر میباشد.

متداولترین راه نمایش یک ثبات استفاده از کادر مستطیل شکل همراه با نام ثبات در داخل آن است.

همانند شکل زیر:
ثبات R ثباتهای انتقال ثبات انتقالی: بحث خود را با مثالی آغاز می کنیم.

یک نمونه پر کاربرد از ثبات انتقالی را در هنگام کار با ماشین حسابها می بیند.

با وارد کردن یک رقم روی صفحه کلید، عددها به سمت چپ صفحه نمایشگر انتقال می یابند.

به عبارت دیگر، برای وارد کردن عدد 268 باید اعمال زیر را انجام دهید.

ابتدا عدد 2 را روی صفحه کلید فشار داده رها می کنید.

سپس عدد 6 را روی صفحه کلید فشار داده رها می کنید.

که این کار سبب می شود که رقم 2 یک مکان به سمت چپ انتقال یابد و عدد 6 می تواند در منتهی الیه سمت راست قرار گیرد با عدد 26 روی نمایشگر ظاهر می شود.

بالاخره شما عدد 8 را بر روی صفحه کلید فشار داده رها می کنید و عدد 268 روی نمایشگر ظاهر می شود.

این مثال دو ویژگی مهم یک ثبات انتقالی را نشان می دهد: (1) ثبات انتقال یک حافظ موقت است و بنابراین اعداد را بر روی صفحه نمایشگر نگه می دارد (حتی اگر دکمه مربوط به عدد را روی صفحه کلید رها کنید.) (2) با هر بار فشردن یک رقم جدید روی صفحه کلید، ثبات انتقالی، اعداد را به سمت چپ انتقال می دهد.

این ویژگیهای انتقالی و حافظه ای سبب می شود که ثبات انتقالی در بیشتر سیستم های الکترونیکی رقمی بسیار مورد استفاده قرار گیرد.

ثباتهای انتقال معمولاً برای ذخیره سازی اطلاعات به صورت موقت استفاده می شوند.

شکل (1) نمونه ای از کاربرد ثباتهای انتقال در یک سیستم رقمی را نشان می‌دهد.

این سیستم می تواند سیستم مربوط به یک ماشین حساب باشد.

یک ثبات انتقال نیز برای ذخیره موقت داده ها بین واحد پردازش و رمزگشا مورد استفاده قرار می گیرد.

ثباتها انتقال در جاهای دیگر از یک سیستم رقمی نیز استفاده می شوند.

یک روش تشریح ویژگیهای ثبات انتقالی چگونگی بارگذاری داده به ثبات و خواندن داده از واحدهای ذخیره هاست.

چهار دسته از ثباتهای انتقال را در شکل (2) می بینید.

هر ابزار ذخیره سازی در شکل 2 یک ثبات هشت بیتی است.

ثباتها به شکل زیر دسته بندی می شوند: 1- ورودی متوالی – خروجی متوالی (شکل 2- الف) 2- ورودی متوالی – خروجی موازی (شکل 2- ب) 3- ورودی موازی – خروجی متوالی (شکل 2-ج) 4- ورودی موازی – خروجی موازی (شکل 2-د) نمودارهای شکل (2) ایده اصلی هر نوع ثبات را نشان می دهد.

تولید کننده ها غالباً از این تقسیم بندیها استفاده می کنند.

ثباتهای انتقال با بار متوالی مدار نشان داده شده در شکل (3) یک ثبات انتقال با بارگذاری متوالی نامیده می شود.

عبارت«بارگذاری متوالی» از این واقعیت سرچشمه می گیرد که فقط یک بیت داده در یک زمان می تواند به ثبات وارد شود.

تنها با اضافه کردن یک فلیپ فلاپ D ثبات انتقال شکل (3) می تواند به یک ثبات انتقال 5 بیتی تبدیل شود.

ثباتهای انتقال معمولاً در اندازه‌ای 4 ، 5 و هشت بیتی موجودند و می توانند از ترکیب انواع دیگر فلیپ فلاپها نیز ساخته شوند.

فلیپ فلاپهای J-K و R-S ساعت دار نیز می توانند برای تشکیل ثباتهای انتقال مورد استفاده قرار گیرند.

ثباتهای انتقال با بارگذاری موازی ثبات انتقال با بارگذاری متوالی که در بخش قبل بررسی کردیم دو مزیت عمده دارد: این ثبات در یک زمان فقط به یک بیت از اطلاعات اجازه ورود می دهد و با انتقال به سمت راست همه داده های خود را از سمت راست از دست می دهد.

شکل 4-الف سیستمی را نشان می دهد که امکان بارگذاری موازی چهار بیت را به شکل همزمان ایجاد می کند.

این ورودیها، ورودیهای داده A ، B ، C و D در شکل 4 هستند.

این سیستم می تواند شامل ویژگی چرخشی باشد که داده خروجی را مجدداً به ورودیها اعمال می کند به طوری که داده های خروجی از بین نمی روند.

یک نمودار اتصال برای ثبت انتقال چرخشی چهار بیتی با بارگذاری موازی در شکل 4-ب ترسیم شده است.

این ثبات انتقال از چهار فلیپ فلاپ J-K استفاده می کند.

به خطوط چرخشی که از خروجیهای Q و از D FF بیرون می آیند و به ورودیهای K و J از A FF اعمال می شوند، توجه کنید.

این خطوط پسخورد باعث می شوند که داده ای که در حالت عادی با خروج از D FF از بین می رفت در درون ثبات انتقال بچرخد.

وقتی ورودی CLR با یک 0 منطقی فعال شود خروجیها را به 0000 پاک می کند.

ورودیهای داده بار موازی A ، B ، C و D به ورودیهای پیش نشانی (PS) فلیپ فلاپ ها وصل شده اند تا در هر خروجی (D و C و B و A) عدد 1 قرار گیرد.

اگر کلیدهای متصل به ورودیهای داده بار موازی حتی به شکل موقت به وضعیت 0 بروند، آن خروجی به 1 منطقی پیش نشانی خواهد شد.

ساعتی که به ورودیهای CLK فلیپ فلاپ های J-K اعمال پالس می کند باعث می شود که داده به سمت راست انتقال یابد.

داده خروجی از D FF مجدداً به A FF بر می گردد.

یک ثبات انتقال عمومی هنگام مرور در دفترچه های راهنما خواهید دید که تولید کنندگان، ثباتهای انتقال بسیاری به شکل IC تولید می کنند.

در این بخش یک IC ثبات انتقال از این نوع بررسی می شود: ثبات انتقال عمومی دوطرفه چهار بیتی 74194.

IC شماره 74192 یک ثبات انتقال قابل تطبیق است و بسیاری از ویژگیهایی را که تا کنون در یک بسته IC دیده ایم، دارا می باشد.

یک ثبات IC شماره 79194 امکان انتقال به راست یا چپ را دارا می باشد.

این ثبات می تواند به شکل متوالی یا موازی بارگذاری شود.

چند ثبات چهار بیتی از نوع IC شماره 79194 می توانند برای تشکیل یک ثبات انتقال هشت بیتی یا بیشتر به هم وصل شوند.

این ثبات می تواند برای دوران داده ها مورد استفاده قرار گیرد.

برگه های داده Texas Instruments شامل توضیحات، نمودارها و جدولهای نشان داده شده در شکل 5 است.

توضیحات مربوط به ثبات انتقال را در شکل 5-الف برای داشتن یک دیدگاه مطلوب از چگونگی عملکرد این ثبات انتقال مطالعه کنید.

نمودار منطقی ثبات 79194 در شکل 5-ب رسم شده است.

چون این ثبات، چهار بیتی است مدار شامل چهار فلیپ فلاپ است.

مدارهای دریچه ای زیادی برای تشکیل مشخصه های این ثبات انتقال عمومی لازم است.

طرح پایه ها در شکل 5-ج به شما کمک خواهد کرد که نام هر ورودی و خروجی را تشخیص دهید.

البته نمودار پایه ها نیز برای استفاده کاربردی از IC شماره 74194 لازم است.

جدول صحت و نمودارهای شکل موج در شکل 5-د و 5-هـ در تشخیص دقیق عملکرد ثبات IC شماره 74194 بسیار مفید واقع میشوند.

زیرا مُدهای عملکرد پاک شدن، بارگذاری، انتقال به راست، انتقال به چپ و غیر فعال در این نمودارها به خوبی مشهود می باشد.

استفاده از ثبات انتقال IC شماره 74194 در این بخش از ثبات انتقال عمومی 74194 به چند روش استفاده می کنیم.

شکلهای 6- الف و ب نشان می دهند که از IC شماره 74194 به عنوان ثباتهای بارگذاری متوالی استفاده شده است.

یک ثبات انتقال با بارگذاری متوالی در شکل 6- الف نشان داده شده است.

این ثبات دقیقاً مانند: ثبات انتقال متوالی شکل 3 عمل می کند.

توجه کنید که ورودیهای کنترل مُد باید در موقعیتهای نشان داده شده باشند تا IC شماره 74194 در مُد انتقال به راست عمل کند.

انتقال به راست توسط تولیدکنندگان انتقال از به تعریف می شود.

ثبات شکل 6 – الف داده ها را به سمت راست انتقال می دهد و داده ها هنگامی که به می رسند از بین می روند.

IC شماره 74194 مجدداً به شکل خلاصه در شکل 6 – ب کشیده شده است.

در اینجا ورودی متوالی انتقال به چپ مورد استفاده قرار می گیرد و ورودیهای کنترل مُد تغییر کرده اند.

این ثبات داده را به وارد و با هر پالس ساعت آن را به سمت انتقال می دهد.

این ثبات، یک ثبات انتقال به چپ با بارگذاری متوالی است.

در شکل 7 ، IC شماره 74194 به شکل یک ثبات انتقال به چپ/راست با بارگذاری موازی بسته شده است.

با یک پاس ساعت، داده ها از ورودیهای بار موازی A ، B ، C و D بر روی نمایشگر ظاهر می شوند.

بارگذاری فقط هنگامی اتفاق می افتد که کنترل کننده های مُد همان طور که نشان داده شده است، در 1 نشانده شوند.

کنترل کننده های مُد می توانند به یکی از سه نوع عملکرد تغییر یابند.

انتقال به راست، انتقال به چپ یا غیر فعال.

ورودیهای متوالی انتقال به راست و انتقال به چپ هر دو به 0 وصل میشوند تا در مُد عملیاتی انتقال به راست یا انتقال به چپ 0 ها را به ثبات اعمال کنند.

وقتی کنترل مُد در حالت غیر فعال است، داده ها به راست یا چپ منتقل نمی شوند بلکه در جای خود درون ثبات باقی می مانند.

در هنگام استفاده از IC شماره 74194 باید ورودی های کنترل مُد را به خاطر بسپارید.

زیرا عملکرد ثبات داخلی توسط آنها کنترل می شود.

وقتی ورودی با یک صفر فعال می شود، ثبات را به 0000 پاک می کند، ورودی بر همه ورودیهای دیگر مقدم است.

ثباتهای انتقال IC شماره 74194 در شکل 8 برای تشکیل ثبات انتقال به راست هشت بیتی با بارگذاری موازی به هم وصل شده اند.

ورودی CLR خروجیها را به 0000 0000 پاک می کند.

ورودیهای بار موازی A تا H این امکان را ایجاد می کند که همه هشت بیت داده با یک پالس ساعت (کنترل مُد: ) به ثبات وارد شوند.

وقتی کنترل مُد در وضعیت انتقال به راست است ، ثبات هر پالس ساعت، داده ها را به راست انتقال می دهد.

توجه کنید که یک مسیر چرخش از خروجی H (خروجی از ثبات 2) به ورودی متوالی انتقال به راست ثبات انتقال 1 بر می گردد.

داده هایی که در حالت عادی از خروجی H خارج می شوند و از بین می رفتند در اینجا مجدداً به مکان A در ثبات بر میگردند.

اگر هر دو ورودی ، صفر باشند از انتقال داده درون ثبات انتقال جلوگیری می شود.

به خاطر داشته باشید که همه ثباتهای انتقال به عنوان پایه اصلی عملکرد خود از ویژگی حافظه