寄存器和移位寄存器

1、了解集成移位寄存器的應(yīng)用。了解集成移位寄存器的應(yīng)用。主要要求：主要要求：理解寄存器和移位寄存器的作用和工作原理。理解寄存器和移位寄存器的作用和工作原理。6.4 寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器 下面請看置數(shù)演示下面請看置數(shù)演示一、寄存器一、寄存器Register，用于存放二進制數(shù)碼。，用于存放二進制數(shù)碼。4 位位 寄寄 存存 器器Q0 Q1 Q2Q3 Q0 Q1 Q2 Q3FF0FF1FF2FF3D0CPC1C1C11D1D1D R R R R D1 D2 D3 C11DCR1D1D1D1D 由由D 觸發(fā)器觸發(fā)器構(gòu)成，因此能鎖存輸入數(shù)據(jù)。構(gòu)成，因此能鎖存輸入數(shù)據(jù)。D0D1 D2D3RRRR

2、1CR CR 為異步清零端，為異步清零端，當(dāng)當(dāng) CR = 0 時時，各觸發(fā)器均，各觸發(fā)器均被被置置 0。寄存器工作時，。寄存器工作時，CR 應(yīng)為高電平。應(yīng)為高電平。 D0 D3 稱為稱為并行數(shù)據(jù)輸入端并行數(shù)據(jù)輸入端，當(dāng)時鐘，當(dāng)時鐘 CP 上升沿上升沿到達時，到達時，D0 D3 被并行置入到被并行置入到 4 個觸發(fā)器中，使個觸發(fā)器中，使 Q3 Q2 Q1 Q0 = D3 D2 D1 D0。D0D1 D2D3D0D1 D2D3D0D1 D2D3在在 CR = 1 且且CP上升沿未到達時，各觸發(fā)器上升沿未到達時，各觸發(fā)器的狀態(tài)不變，即寄存的數(shù)碼保持不變。的狀態(tài)不變，即寄存的數(shù)碼保持不變。Q0 Q3

3、是同時輸出的，這種輸出是同時輸出的，這種輸出方式稱并行輸出。方式稱并行輸出。Q0 Q1Q2 Q31 個個觸發(fā)器觸發(fā)器能存放能存放 1 位二進制數(shù)碼，因此位二進制數(shù)碼，因此 N 個個觸發(fā)器觸發(fā)器可構(gòu)成可構(gòu)成 N 位寄存器。位寄存器。各觸發(fā)器均為各觸發(fā)器均為 D 功能且并行使用。功能且并行使用。Q0 Q1 Q2Q3 Q0 Q1 Q2 Q3FF0FF1FF2FF3D0CPC1C1C11D1D1D R R R R D1 D2 D3 C11DCR1D1D1D1D 寄存器的結(jié)構(gòu)特點寄存器的結(jié)構(gòu)特點二、移位寄存器二、移位寄存器在控制信號作用下，可實現(xiàn)右移在控制信號作用下，可實現(xiàn)右移也可實現(xiàn)左移。也可實現(xiàn)左移

4、。 雙向移位雙向移位寄寄 存存 器器單向移位單向移位寄寄 存存 器器 左左 移移寄存器寄存器 右右 移移寄存器寄存器每輸入一個移位脈沖，移位寄存器每輸入一個移位脈沖，移位寄存器中的數(shù)碼依次向右移動中的數(shù)碼依次向右移動 1 位。位。 每輸入一個移位脈沖，移位寄存器每輸入一個移位脈沖，移位寄存器中的數(shù)碼依次向左移動中的數(shù)碼依次向左移動 1 位。位。 Shift register用于存放數(shù)碼和使數(shù)碼根據(jù)需要向左或向右移位。用于存放數(shù)碼和使數(shù)碼根據(jù)需要向左或向右移位。右移輸入右移輸入D0D1D3DID2右移輸出右移輸出Q11D1D1D1DQ3Q0Q2C1C1C1C1FF1FF0FF2FF3移位脈沖移位

5、脈沖CP右右 移移 位位 寄寄 存存 器器 由由 D 觸發(fā)器構(gòu)成。觸發(fā)器構(gòu)成。在在 CP 上升沿作用下，上升沿作用下，串行輸入數(shù)據(jù)串行輸入數(shù)據(jù) DI逐步被移入逐步被移入 FF0 中；同時，數(shù)據(jù)逐步被右移。中；同時，數(shù)據(jù)逐步被右移。D0=DI，D1=Q0，D2=Q1，D3= Q2。DI右移輸入右移輸入D0Q0右移輸出右移輸出D1D2D3Q1Q2Q31D1D1D1D1. 單向移位寄存器的結(jié)構(gòu)與工作原理單向移位寄存器的結(jié)構(gòu)與工作原理移位寄存器除了能寄存數(shù)碼外，還能實現(xiàn)移位寄存器除了能寄存數(shù)碼外，還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串、并行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的串、并行轉(zhuǎn)換。CRCRDSLDSRCPCT74LS194Q0Q1Q2Q3M

6、1M0D0D1D2D32. 集成雙向移位寄存器集成雙向移位寄存器 CT74LS194Q3Q2Q1Q0SRSLM1M0D3D2D1D0移位脈沖移位脈沖輸入端輸入端右移右移串行數(shù)碼串行數(shù)碼輸輸 入入 端端并行數(shù)碼輸入端并行數(shù)碼輸入端左移左移串行數(shù)碼輸入端串行數(shù)碼輸入端 工作方式控制端工作方式控制端M1 M0 = 00 時，保持功能。時，保持功能。M1 M0 = 01 時，右移功能。時，右移功能。M1 M0 = 10 時，左移功能。時，左移功能。M1 M0 = 11 時，并行置數(shù)時，并行置數(shù) 功能。功能。并行數(shù)據(jù)輸出端，從高并行數(shù)據(jù)輸出端，從高位到低位依次為位到低位依次為 Q3 Q0。異步置異步置

7、0 端端低電平有效低電平有效EXIT 時序邏輯電路時序邏輯電路EXIT計數(shù)器型順序脈沖發(fā)生器計數(shù)器型順序脈沖發(fā)生器三、順序脈沖發(fā)生器三、順序脈沖發(fā)生器計數(shù)器型順序脈沖發(fā)生器一般用按自然態(tài)序計數(shù)的二計數(shù)器型順序脈沖發(fā)生器一般用按自然態(tài)序計數(shù)的二進制進制計數(shù)器計數(shù)器和和譯碼器譯碼器構(gòu)成。構(gòu)成。移位型順序脈沖發(fā)生器移位型順序脈沖發(fā)生器移位型順序脈沖發(fā)生器一般用移位型順序脈沖發(fā)生器一般用移位寄存器移位寄存器和和譯碼電路譯碼電路構(gòu)成。構(gòu)成。 產(chǎn)生在每個循環(huán)周期內(nèi)，在時產(chǎn)生在每個循環(huán)周期內(nèi)，在時間上按先后順序排列的脈沖信號間上按先后順序排列的脈沖信號。EXIT 時序邏輯電路時序邏輯電路EXITD0D1D2

8、D3STA Y0STB Y1STC Y2Y3Y4Y5Y6Y7LDCRCTTCTPQ0Q1Q2Q3CO74LS16374LS138計數(shù)器譯碼器 1CPY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7本章小結(jié)本章小結(jié)時序邏輯電路由觸發(fā)器時序邏輯電路由觸發(fā)器和組合邏輯電路和組合邏輯電路組成組成，其中觸發(fā)器必不可少。時序邏輯電路的其中觸發(fā)器必不可少。時序邏輯電路的輸出輸出不僅與輸入有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)不僅與輸入有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)有關(guān)。時序邏輯電路的工作狀態(tài)由觸發(fā)器存。時序邏輯電路的工作狀態(tài)由觸發(fā)器存儲和表示。儲和表示。時序邏輯電路按時鐘控制方式不同分為時序邏輯電路按時鐘控制方式不同分為同步時同步

9、時序邏輯電路序邏輯電路和和異步時序邏輯電路異步時序邏輯電路。前者所有觸。前者所有觸發(fā)器的時鐘輸入端發(fā)器的時鐘輸入端 CP 連在一起，在同一個時連在一起，在同一個時鐘脈沖鐘脈沖 CP 作用下，凡具備翻轉(zhuǎn)條件的觸發(fā)器作用下，凡具備翻轉(zhuǎn)條件的觸發(fā)器在同一時刻翻轉(zhuǎn)。后者時鐘脈沖在同一時刻翻轉(zhuǎn)。后者時鐘脈沖 CP 只觸發(fā)部只觸發(fā)部分觸發(fā)器，其余觸發(fā)器由電路內(nèi)部信號觸發(fā)，分觸發(fā)器，其余觸發(fā)器由電路內(nèi)部信號觸發(fā)，因此，其觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)不在同一輸入時鐘脈沖因此，其觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)不在同一輸入時鐘脈沖作用下同步進行。作用下同步進行。時序邏輯電路分析時序邏輯電路分析的關(guān)鍵是求出狀態(tài)方程的關(guān)鍵是求出狀態(tài)方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值

10、表，然后由此分析時序邏和狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表，然后由此分析時序邏輯電路的功能。輯電路的功能。描述時序電路邏輯功能的方法有邏輯圖、描述時序電路邏輯功能的方法有邏輯圖、狀態(tài)方程、驅(qū)動方程、輸出方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)狀態(tài)方程、驅(qū)動方程、輸出方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖等。換真值表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖等。計數(shù)器計數(shù)器是快速記錄輸入脈沖個數(shù)的部件。是快速記錄輸入脈沖個數(shù)的部件。按計數(shù)進制分有：二進制計數(shù)器、十進制按計數(shù)進制分有：二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器和任意進制計數(shù)器；按計數(shù)增減分計數(shù)器和任意進制計數(shù)器；按計數(shù)增減分有：加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和加有：加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和加/減計數(shù)減計數(shù)器；按觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)

11、是否同步分有：同步計器；按觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)是否同步分有：同步計數(shù)器和異步計數(shù)器。計數(shù)器除了用于計數(shù)數(shù)器和異步計數(shù)器。計數(shù)器除了用于計數(shù)外，還常用于分頻、定時等。外，還常用于分頻、定時等。中規(guī)模集成計數(shù)器功能完善、使用方便靈活。中規(guī)模集成計數(shù)器功能完善、使用方便靈活。功能表是其正確使用的依據(jù)。利用中規(guī)模集成功能表是其正確使用的依據(jù)。利用中規(guī)模集成計數(shù)器可很方便地構(gòu)成計數(shù)器可很方便地構(gòu)成 N 進制進制( (任意進制任意進制) )計計數(shù)器。其主要方法為：數(shù)器。其主要方法為： ( (1) ) 用同步用同步置零端或置數(shù)端置零端或置數(shù)端獲得獲得 N 進制計進制計數(shù)器。這時應(yīng)根據(jù)數(shù)器。這時應(yīng)根據(jù) SN- -1 對

12、應(yīng)的二進制代碼寫對應(yīng)的二進制代碼寫反反饋函數(shù)饋函數(shù)。 ( (2) ) 用異步用異步置零端或置數(shù)端置零端或置數(shù)端獲得獲得 N 進制計進制計數(shù)器。這時應(yīng)根據(jù)數(shù)器。這時應(yīng)根據(jù) SN 對應(yīng)的二進制代碼寫對應(yīng)的二進制代碼寫反反饋函數(shù)饋函數(shù)。 ( (3) ) 當(dāng)需要擴大計數(shù)器容量時，可將當(dāng)需要擴大計數(shù)器容量時，可將多片集成計數(shù)器多片集成計數(shù)器進行級聯(lián)進行級聯(lián)。寄存器主要用以存放數(shù)碼。寄存器主要用以存放數(shù)碼。移位寄存器不但可移位寄存器不但可存放數(shù)碼，還能對數(shù)碼進行移位操作存放數(shù)碼，還能對數(shù)碼進行移位操作。移位寄。移位寄存器有單向移位寄存器和雙向移位寄存器。集存器有單向移位寄存器和雙向移位寄存器。集成移位寄存器使用方便、功能全、輸入和輸出成移位寄存器使用方便、功能全、輸入和輸出方式靈活，功能表是其正確使用的依據(jù)。移位方式靈活，功能表是其正確使用的依據(jù)。移位寄存器常