Καταχωρητής ολίσθησης SIPO
SIPO
Στον καταχωρητή ολίσθησης σειριακής εισόδου-παράλληλης εξόδου (serial-in parallel-out, SIPO) τα δεδομένα τοποθετούνται σειριακά (διαδοχικά) το ένα bit μετά το άλλο στην είσοδο και εξέρχονται παράλληλα (ταυτόχρονα) από τις εξόδους του. Η τοποθέτηση των δεδομένων γίνεται όμοια με τους καταχωρητές SISO, με την εφαρμογή παλμών ρολογιού στην κοινή είσοδο ρολογιού των flip-flops του καταχωρητή ολίσθησης.
Με κάθε παλμό του κοινού ρολογιού εισέρχεται ένα νέο bit πληροφορίας στον καταχωρητή, ενώ όλα τα flip-flops του καταχωρητή μεταφέρουν την πληροφορία που έχουν αποθηκευμένη στο γειτονικό τους flip-flop, με αποτέλεσμα το περισσότερο σημαντικό bit (MSB) του καταχωρητή να αποκτά την τιμή της σειριακής εισόδου, ενώ οι έξοδοι των flip-flop του καταχωρητή αποτελούν τις παράλληλες εξόδους του καταχωρητή. Η ονομασία
″παράλληλης εξόδου″ οφείλεται στο ότι οι έξοδοι του καταχωρητή είναι διαθέσιμες ταυτόχρονα.
Ας υποθέσουμε ότι η δυαδική πληροφορία που θα μεταφερθεί στον καταχωρητή ολίσθησης των 4-bit είναι η ″0011″. Αρχικά όλα τα flip-flop του καταχωρητή μηδενίζονται και στη συνέχεια ένα-ένα τα bits της δυαδικής πληροφορίας η οποία εφαρμόζεται στην είσοδο μεταφέρονται στα flip-flop του καταχωρητή ολίσθησης με κάθε παλμό του ρολογιού. Στις εξόδους του καταχωρητή ολίσθησης, οι οποίες είναι και οι έξοδοι των flip-flop του, θα εμφανίζονται ταυτόχρονα με τα περιεχόμενα του καταχωρητή. Παρατηρούμε ότι με τον 4ο παλμό ρολογιού ο
καταχωρητής έχει αποθηκευμένα όλα τα bits της δυαδικής πληροφορίας την οποία θέλαμε να αποθηκεύσουμε, ενώ στις εξόδους του εμφανίζεται αυτή η πληροφορία.
Η πιο συνηθισμένη εφαρμογή των καταχωρητών ολίσθησης SIPO είναι στη μεταφορά δεδομένων σειριακά για τη μετατροπή των δεδομένων από τη σειριακή μορφή στην παράλληλη μορφή.
Η φόρτωση του κυκλικού καταχωρητή μπορεί να γίνει όπως γίνεται στο καταχωρητή SIPO πριν την σύνδεση της σειριακής εισόδου του με την έξοδο του τελευταίου flip-flop, μετά από την οποία η αποθηκευμένη πληροφορία αρχίζει να ολισθαίνει κυκλικά με κάθε παλμό του ρολογιού. Οι κυκλικοί καταχωρητές βρίσκουν εφαρμογή σε κυκλώματα ελέγχου απαριθμητών για την πραγματοποίηση συστημάτων αυτομάτου ελέγχου, την οδήγηση
ειδικού τύπου κινητήρων που ονομάζονται βηματικοί κινητήρες (stepper motors), στην κωδικοποίηση των εξόδων ενός πληκτρολογίου.
Άσκηση
α) Να σχεδιάσετε καταχωρητή SIPO 4bit με D Flip-Flops αρνητικού μετώπου, τα οποία θα έχουν εισόδους PRESET και CLEAR.
β) Τι θα συμβεί όταν έρθει ένας παλμός "0" στην είσοδο PRESET;
γ) Αν στην είσοδο του καταχωρητή εισάγουμε την πληροφορία "1100" και με κάθε bit δίνουμε και ένα παλμό ρολογιού, τότε να συμπληρώσετε το παρακάτω διάγραμμα.
Άσκηση
Σε ένα καταχωρητή SIPO 4 bit με αρχική τιμή 0000, δίνουμε τα δεδομένα 0, 1, 1, 1 μαζί με 4 παλμούς ρολογιού και παρατηρούμε ότι στο τέλος ο καταχωρητής περιέχει την ψηφιακή λέξη 1110.Ο καταχωρητής είναι δεξιάς ή αριστερής ολίσθησης;
Άσκηση
α) Να σχεδιάσετε ένα καταχωρητή δεξιάς ολίσθησης SIPO 2 bit με D flip flop αρνητικού μετώπου.
β) Σας δίνεται το παρακάτω διάγραμμα όπου φαίνονται οι κυματομορφές ρολογιού και δεδομένων στην είσοδο του καταχωρητή. Να σχεδιάσετε τις κυματομορφές εξόδου των δύο flip flop Q1-Q0, δεδομένου ότι η αρχική κατάσταση είναι Q1Q0=00.
(c) Αμπατζόγλου Γιάννης, MSc Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ΠΕ84
Αδειοδοτημένο υπό τους όρους Creative Commons Αναφορά Δημιουργού 4.0