Shift Register & Division Circuit

소개글

Shift Register & Division Circuit에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Title
2. Name
3. Abstract
4. Background
5.Experimental Results
1. 실험1
A. Data
1)소스
2)동작 사진
B. Discussion
6. Analysis
7. Conclusion
8. References

본문내용

회로도에서 100HZ로 동작하는 첫번째 세그먼트가 숫자가 증가하면서 ‘0’에서 ‘9’까지 카운터가 될 때 10HZ로 분주된 두 번째 세그먼트의 숫자가 ‘0’부터 하나씩 증가함을 사진을 통해 확인할 수 있다. 또한 두 번째 세그먼트가 ‘0’부터 ‘9’까지 카운터가 되면 LED가 ON됨으로써 1HZ로 분주 됨을 확인 할수 있었다. 측정한데이터와 시뮬레이션한 데이터 모두 일치함을 보였다.
2. 실험2
A. Data
위 회로에서 CLK 와 SINPUT을 신호발생기로 구형파 값을 주었다.

B. Discussion
이번 실험은 D Flip-Flop 을 이용한 4bit Shift Register 회로이다.
D Flip-Flop 4개를 사용하고 D Flip-Flop의 Output값이 clk이 변할 때 마다 다음 D Flip-Flop의 Input값으로 들어가게 되어 1bit씩 이동 되는것을 LED로 확인 할수 있었다.
7. Analysis
실험1 : 100Hz를 1Hz로 분주하는 회로
전체적으로 100HZ를 10HZ로 분주하고 10HZ를 1HZ로 분주하는 것으로 회로도에서 74LS161소자를 살펴보면 INPUT값중에 LDN을 확인할 수 있다. 이곳에 ‘0’이 들어가면 초기상태, 즉 Reset이 되게 된다. 여기서 초기 상태는 INPUTA, B, C, D 에 넣은 값이 되고 우리는 이곳을 GND로 묶어 놓아 100Hz 세그먼트의 초기값은 항상 ‘0’이 나오게 된다. 이것을 토대로 74LS161소자는 숫자를 하나씩 증가 시키는데, 회로도를 살펴보면 OUTPUT 0A, 0D에서 74LS47소자로 들어가는 각각의 중간을 And게이트 하나로 연결된것을 볼수 있다. 만약 세그먼트가 숫자 ‘9’가 되면 이진수로 1001이 되므로 0A,0D는‘11’이고 And게이트를 통과하여 ‘1’, 다시 not 게이트를 통과하면서 ‘0’값이 되고 이것이 첫 번째 74161소자의 LDN으로 INPUT되게 되므로 세그먼트는 Reset(‘0’)이 된다. 따라서 첫 번째 세그먼트는 ‘0’에서 ‘9’까지 반복적으로 카운터 됨을 알수 있고, 첫 번째 세그먼트 값이 십진수 ‘9’ 즉, A, D값이 ‘11’이 되면 And게이트로 ‘1’값이 나오게 되고 이 ‘1’값이 밑에 두 번째 74LS161소자에 CLK로 작용하게 된다(CLK 10HZ로 분주).위에 있는 첫 번째 74LS161소자에서 A D 값이 ‘11’이 될 때마다 CLK가 상승하게 되고 그때마다 밑에 있는 두 번째 74LS161소자에 연결된 10Hz로 분주된 세그먼트 표시 기의 숫자가 하나 씩 증가 하게 된다. 두 번째 74LS161소자도 첫 번째 소자처럼 OUTPUT A D 값이 ‘11’이 될 때 LDN에 ‘0’이 INPUT 되므로 세그먼트 는 Reset되어 0을 표시하게 된다(‘0’부터 ‘9’까지 반복 카운터). 그리고 두 번째 세그먼트값이 십진수 ‘9’가 될 때 74LS161소자의 OUTPUT A D값이 ‘11’이 되어 And게이트를 통과하면서 1이 되면, 연결된 LED가 켜지게 된다(1HZ로 분주).
실험2 : D Flip-Flop 을 이용한 4bit Shift Register
위 회로도와 시물레이션을 보면 4개의 D Flip-Flop이 사용됨을 알수 있다.
D Flip-Flop은 SR 플립플롭과 NOT 게이트 한 개를 사용하여 만들 수 있다. 만일 D 입력에 0이 들어오면 SR=01이 되고 따라서 SR 플립플롭은 리셋 기능을 수행하여 출력 Q=0이 된다. 만일 D 입력에 1이 들어오면 SR=10이 되고 SR 플립플롭은 세트 기능을 수행하여 출력 Q=1이 된다. 따라서 D Flip-Flop에서는 클럭의 상승 모서리가 발생하는 시점에 입력 D 값이 그대로 출력 Q로 전달됨을 알 수 있다.
따라서 첫 번째 D Flip-Flop에 D입력으로(SINPUT)‘1’ 값이 들어 갈 때 clk가 상승하면 1Q 값이 ‘1’이 출력 되고 1Q LED에 불이 켜지게 된다.
1Q는 두 번째 D Flip-Flop의 D값으로 들어가며 2Q값이 ‘1’이 되고 2QLED에 불이켜진다. 2Q값은 세 번째D Flip-Flop의 D값으로 들어가며 3Q값이 ‘1’이 되고 3QLED에 불이켜진다. 3Q값은 네 번째D Flip-Flop의 D값으로 들어가며 4Q값이 ‘1’이 되고 4QLED에 불이켜지게 된다.
설명을 위해 시물레이션을 첨부 하였으며 위 시물레이션은 D(SINPUT)값이 ‘1’일 때와 ‘0’일때 를 나눠서 시물레이션을 한 것이다.
8. Conclusion
이번 실험은 74LS161소자를 통해 100Hz를 1Hz로 분주하는 회로, D Flip-Flop 을 이용
4bit Shift Register 회로를 제작하여 보고 그 동작을 알아 보는 실험이었다.
첫 번째 실험에서 복잡한 Flip-Flop 카운터 회로를 74LS161소자 하나로 매우 간단하게 설계할수 있었고 카운터 소자 2개를 이용해 첫 번째 카운터가 ‘0’부터 ‘9’까지 카운터 되면 다음 카운터 소자의 CLK에 ‘1’을 넣음으로 1/10 분주 할수 있었고 같은 방법으로 두 번째 카운터가 ‘0’부터 ‘9’까지 카운터 되었을때 OUTPUT으로 ‘1’값을 지정해 놓음으로 또 1/10로 분주 되었다. 첫 번째 카운터와 마지막 LED를 봤을때 1/100로 분주됨을 알수 있었다. 그리고 카운터 분주를 이용해 스탑워치같은 것을 제작할수 있을것 같다.
두 번째 실험은 4bit Shift Register 회로로 입력한 값이 D Flip-Flop을 통해 한 비트씩 이동 하는것을 만든 것으로 D Flip-Flop의 기본적인 원리, ‘1’을 입력하면 ‘1’이 나오고, ‘0’을 입력하면 ‘0’이 나옴을 이용하여 4개의 D Flip-Flop을 연결한 실험이었다.
8. References
1. 참고문헌 및 사이트
1) 디지털 논리와 컴퓨터 설계 -M.Morris Mano and Chaarles R.Kime
2) http://www.alldatasheet.co.kr (데이터시트)
3) http://kutacc.kut.ac.kr/~yjjang/digi2000/chap7.pdf (타 대학 교수님 홈페이지)
2. Data sheet

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