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移位寄存器

TIME:2020-06-16   click: 725 次    编辑:南宁棋牌游戏    当前栏目:公司新闻

Description:░移位寄存器简称移存器,它除了具有寄存器存储数据的功能外,还有对数据进行移位的功能。移位寄存器可按下列方式分类。按数据的移动方向来分,有左移寄存器、右移寄存器和双向░,本文发布时间:2020-06-16,关于【移位寄存器】的文章内容即将呈现,预计花费您77秒时间

移位寄存器简称移存器,它除了具有寄存器存储数据的功能外,还有对数据进行移位的功能。移位寄存器可按下列方式分类。

按数据的移动方向来分,有左移寄存器、右移寄存器和双向移位寄存器。

按输入、输出方式来分,有串行输入-并行输出、串行输入-串行输出、并行输入-并行输出和并行输入-串行输出方式。

1.左移寄存器

图13-13所示是一个由D触发器构成的4位左移寄存器。

从图13-13中可以看出,该左移寄存器是由4个D触发器和4个与门电路构成的。RD 端为复位清0端,当负脉冲通过该端加到4个触发器时,各个触发器都被复位,状态都变为“0”。CP端为移位脉冲(时钟脉冲)端,只有移位脉冲上升沿加到各个触发器CP端时,这些触发器才能工作。

左移寄存器的数据从右端第1个D触发器F0 的D端输入,由于数据是一个接一个输入D端,这种逐位输入数据的方式称为串行输入。左移寄存器的数据输出有两种方式。

图13-13 4位左移寄存器

① 从最左端触发器F3 的Q3 输出端将数据一个接一个输出(串行输出)。

② 从4个触发器的4个输出端同时输出4位数,这种同时输出多位数据的方式称为并行输出,这4位数再通过4个输出门传送到4个输出端Y3 Y2 Y1 Y0 。

左移寄存器的工作过程分两步进行。

第1步:先对寄存器进行复位清0。在 端输入一个负脉冲,该脉冲分别加到4个触发器的复位清0端(R端),4个触发器的状态都变为“0”,即Q0 =0、Q1 =0、Q2 =0、Q3 =0。

第2步:从输入端逐位输入数据,设输入数据是1011。

当第1个移位脉冲上升沿送到4个D触发器时,各个触发器开始工作,此时第1位输入数“1”送到第1个触发器F0 的D端,F0 输出Q0 =1(D触发器的输入与输出相同),移位脉冲过后各触发器不工作。

当第2个移位脉冲上升沿到来时,各个触发器又开始工作,触发器F0 的输出Q0 =1送到第2个触发器F1 的D端,F1 输出Q1 =1,与此同时,触发器F0 的D端输入第2位数据“0”,F0 输出Q0 =0,移位脉冲过后各触发器不工作。

当第3个移位脉冲上升沿到来时,触发器F1 输出端Q1 =1移至触发器F2 输出端,Q2 =1,而触发器F0 的Q0 =0移至触发器F1 输出端,Q1 =0,触发器F0 输入的第3位数“1”移到输出端,Q0 =1。

当第4个移位脉冲上升沿到来时,触发器F2 输出端Q2 =1移至触发器F3 输出端,Q3 =1,触发器F1 的Q1 =0 移至触发器F2 输出端,Q2 =0,触发器F0 的Q0 =1 移至触发器F1 输出端,Q1 =1,触发器F0 输入的第4位数“1”移到输出端,Q0 =1。

4个移位脉冲过后,4个触发器的输出端Q3 Q2 Q1 Q0 =1011,它们加到4个与门G3 ~G0 的输入端,如果这时有并行输出控制正脉冲(即为“1”)加到各与门,这些与门打开,1011这4位数会同时送到输出端,而使Y3 Y2 Y1 Y0 =1011。

如果需要将1011这4位数从Q3 端逐个移出(串行输出),必须再用4个移位脉冲对寄存器进行移位。从某一位数输入寄存器开始,需要再来4个脉冲该位数才能从寄存器串行输出端输出,也就是说移位寄存器具有延时功能,其延迟时间与时钟脉冲周期有关,在数字电路系统中常将它作为数字延时器。

2.右移寄存器

图13-14所示是一个由JK触发器构成的4位右移寄存器。

从图13-14中可以看出,该寄存器是由4个JK触发器、4个与门和1个非门构成的。数据从左端JK触发器F3 的J端输入,如果要输入4位数D3 D2 D1 D0 ,其逐位输入的顺序是D0 、D1 、D2 、D3 ,即由低位到高位,而左移寄存器恰好相反,其是先高位再低位。

图13-14 4位右移寄存器

输入端的 JK触发器的 J、K端之间接了一个非门,后面几个 JK触发器的 网络棋牌十大排行榜 J、K端则依次接前一个触发器的Q端和 端,这样4个触发器的J、K端的输入始终相反。因为JK触发器具有置“1”(J=1、K=0 时)、置“0”(J=0、K=1 时)、翻转(J=1、K=1)和保持(J=0、K=0时)的逻辑功能,而当J、K端相反时具有的功能是置“1”(Q=1)和置“0”(Q=0),并且这种情况下 Q的状态和 J的输入状态相同,这与 D 触发器功能是一样的,这里的 J端相当于 D触发器的D端。

右移寄存器的工作过程与左移寄存器大致相同,也分两步进行。

第1步:先对寄存器进行复位清0。在RD 端输入一个正脉冲,该脉冲分别加到4个JK触发器的复位清0端(R端),4个触发器的状态都变为“0”,即Q0 =0、Q1 =0、Q2 =0、Q3 =0。

第2步:从输入端逐位输入数据,这里仍假设输入数据是1011。

当第1个时钟脉冲上升沿送到4个JK触发器时,各个触发器开始工作,此时安卓棋牌游戏手机版下载第1位输入数“1”(最低位的1)送到触发器F3 的J端,经非门后K=0,JK触发器F3 相当于D触发器,输出端Q3 与J端相同,F3 输出为Q3 =1,时钟脉冲过后各触发器不工作,此时Q3 Q2 Q1 Q0 =1000。

当第2个时钟脉冲上升沿到来时,各个触发器又开始工作,触发器F3 的输出Q3 =1送到触发器F2 的J端,F2 输出Q2 =1,与此同时,触发器F3 的J端输入第2位数据“1”,F3 输出Q3 =1,时钟脉冲过后各触发器不工作,此时Q3 Q2 Q1 Q0 =1100。

当第3个时钟脉冲上升沿到来时,寄存器工作过程与上述相同,Q3 Q2 Q1 Q0 =0110。

当第4个时钟脉冲上升沿到来时,寄存器工作,结果Q3 Q2 Q1 Q0 =1011。

4个时钟脉冲过后,4个触发器的输出端Q3 Q2 Q1 Q0 =1011,它们加到4个与门G3 ~G0 的输入端,如果这时有并行输出控制正脉冲(即为“1”)加到各与门,这些与门打开,1011这4位数会同时送到输出端,而使Y3 Y2 Y1 Y0 =1011。

与左移寄存器一样,右移寄存器除了具有能从 Y3 Y2 Y1 Y0 同时输出数据的并行输出功能外,也有从Q0 端逐位输出数据的串行输出功能。

3.双向移位寄存器

前面介绍的两种移位寄存器只能单独向左或向右移动数据,所以常统称为单向移位寄存器。而双向移位寄存器解决了单向移位问题,在移位方向控制信号的控制下,既可以左移又可以右移。

图13-15所示是一个4位双向移位寄存器。

从图13-15中可以看出,该寄存器主要由4个D触发器和一些与门、或门及非门构成。双向移位寄存器有左移串行输入端、左移串行输出端和右移串行输入端、右移串行输出端,另外还有并行输出端。双向移位寄存器的移位方向是受移位控制信号控制的。

图13-15 4位双向移位寄存器

(1)右移工作过程

当移位控制信号端为“1”时,“1”加给右移串行输入端的与门,该与门打开,而“1”经非门变为“0”后加到左移串行输入端的与门,此与门关闭,寄存器工作在右移状态。下面分析假设右移输入端输入数据1011。

当第1个时钟脉冲到来时,4个D触发器开始工作,这时从右移输入端输入数据“1”,它经与门和或门后仍为“1”,送到触发器F3 的D端,F3 输出Q3 =1。

当第2个时钟脉冲到来时,4个D触发器开始工作,F3 的Q3 =1加到触发器F2 下面的与门,再经与门和或门后送到触发器F2 的D端,F2 输出Q2 =1,与此同时,从右移输入端输入第2位数“1”,它经与门和或门后仍为“1”,送到触发器F3 的D端,F3 输出Q3 =1。

当第3个时钟脉冲到来时,F2 的Q2 =1加到触发器F1 下面的与门,再经与门和或门后送到触发器F1 的D端,F1 输出Q1 =1,F3 的Q3 =1加到触发器F2 下面的与门,再经与门和或门后送到触发器F2 的D端,F2 输出Q2 =1。与此同时,从右移输入端输入第3位数“0”,它经与门和或门后仍为“0”,送到触发器F3 的D端,F3 输出Q3 =0。

当第4个时钟脉冲到来时,F1 的Q1 =1加到触发器F0 下面的与门,再经与门和或门后送到触发器F0 的D端,F0 输出Q0 =1,F2 的Q2 =1加到触发器F1 下面的与门,再经与门和或门后送到触发器F1 的D端,F1 输出Q1 =1,F3 的Q3 =0加到触发器F2 下面的与门,再经与门和或门后送到触发器F2 的D端,F2 输出Q2 =0,与此同时,从右移输入端输入第4位数“1”,它经与门和或门后仍为“1”,送到触发器F3 的D端,F3 输出Q3 =1。

4个时钟脉冲过后,4个触发器的输出端Q3 Q2 Q1 Q0 =1011,它们加到4个与门G3 ~G0 的输入端,如果这时有并行输出控制正脉冲(即为“1”)加到各与门,这些与门打开,1011这4位数会同时送到输出端,而使Y3 Y2 Y1 Y0 =1011。

如果再依次来4个时钟脉冲,就会从右移串行输出端由低位到高位依次输出1011。

(2)左移工作过程

当移位控制信号端为“0”时,“0”加给右移串行输入端的与门,该与门关闭,而“0”经非门变为“1”后加到左移串行输入端的与门,此与门打开,寄存器工作在左移状态。

设输入的4位数据为1011,它送到左移串行输入端,每到来一个时钟脉冲,4位数据就按从左到右(也即从高位到低位)的顺序依次移入寄存器。当4个时钟脉冲过后,4位全被移入寄存器,4个触发器的输出端Q3 Q2 Q1 Q0 =1011,这4位数据可以通过4个与门G3 ~G0 以并行的形式送到输出端。如果再依次来4个时钟脉冲,就会从左移串行输出端由高位到低位依次输出1011。

双向移位寄存器的左移工作原理与右移基本相同,详细的工作过程可参照右移工作过程分析。

4.常用双向移位寄存器芯片74LS194

74LS194是一个由RS触发器构成的4位双向移位寄存器芯片,内部由4个RS触发器及有关控制电路组成,其各引脚功能如图13-16所示,其状态表见表13-9。

图13-16 74LS194的各引脚功能

表13-9 74LS194状态表

74LS194的CLR端为清0端,当CLR=0时,对寄存器进行清0,QA ~QD 端输出都为“0”。CLK端为时钟脉冲输入端,时钟脉冲上升沿触发有效。74LS194 有并行预置、左移、右移和禁止移位 4种工作模式,工作在何种模式受S1 、S0 端控制。SR 为右移数据输入端,SL 为左移数据输入端,A、B、C、D为并行数据输入端。

当CLR=1且S1 =S0 =1时,寄存器工作在并行预置模式,在时钟脉冲上升沿来时,A~D端输入的数据a、b、c、d从QA ~QD 端输出,时钟脉冲上升沿过后,QA ~QD 端数据保持不变。

当CLR=1且S1 =0、S0 =1时,寄存器工作在右移模式,在时钟脉冲上升沿来时,SR 端输入的数据(如“1”)被移入寄存器,若移位前QA 、QB 、QC 、QD 端数据为QAn 、QBn 、QCn 、QDn ,右移后, QA 、QB 、QC 、QD 端数据变为“1”、QAn 、QBn 、QCn 。

当CLR=1且S1 =1、S0 =0时,寄存器工作在左移模式,在时钟脉冲上升沿来时,SL 端输入的数据(如“0”)被移入寄存器,若移位前QA 、QB 、QC 、QD 端数据为QAn 、QBn 、QCn 、QDn ,左移后, QA 、QB 、QC 、QD 端数据变为QBn 、QCn 、QDn 、“0”。

当CLR=1且S1 =0、S0 =0时,寄存器工作在禁止移位模式,时钟脉冲触发无效,并行和左移、右移串行输入均无效,QA 、QB 、QC 、QD 端数据保持不变。

1第三 计数器

计数器是一种具有计数功能的电路,它主要由触发器和门电路组成,是数字系统中使用最多的时序逻辑电路之一。计数器不但可用来对脉冲的个数进行计数,还可以用于数字运算、分频、定时控制等。

计数器的种类有二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器(或称 N 进制计数器),这些计数器中又有加法计数器(又称递增计数器)和减法计数器(也称递减计数器)之分。

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