第16讲 寄存器.pptVIP

数字电子技术基础 第 16 讲 主讲 孙霞 安徽理工大学电气工程系 7.2 寄存器和移位寄存器 7.2.1 寄存器 既然寄存器是存放二进制数码，就必须有记忆单元即触发器，每个触发器能存放一位二进制码，存放N位数码，就应具有N个触发器。寄存器为了保证正常存数，还必须有适当的门电路组成控制电路。 寄存器接收数码或信息的方式有两种：单拍式和双拍式。图7.2.1表示了这两种方式，它们均是利用触发器的Rd、Sd端。 工作过程如下： 双拍式。第一拍，在接收数据前，先用复零负脉冲使所有触发器恢复至“0”态。第二拍，在接受指令端加入接受指令(正脉冲)。将每一个与非门打开，把输入端数据写入相应的触发器中。 单拍式。接受命令将全部与非门打开，如输入数据是1，则使Sd=0、Rd=1,触发器无论原来是何态，均将触发器置“1”，即将数据“1”写入触发器。如输入数据是“0”，则使Sd=1，Rd=0,触发器置“0”，将数据写入触发器。 图7.2.2是中规模集成4位数码寄存器74LS175的逻辑电路图，其功能表如表7.2.1所示。 当时钟脉冲CP为上升沿时，数码D0~D3可并行输入到寄存器中去，因此是单拍式。4位数码Q0~Q3并行输出，故该寄存器又可称为并行输入、并行输出寄存器。 为0，则4位数码寄存器异步清零。CP为0， 为1，寄存器保存数码不变。用其它类型触发器构成的寄存器的集成器件很多，在此就不一一列举了。若要扩大寄存器位数，可将多片器件进行级联。 7.2.2 移位寄存器 移位寄存器具有数码的寄存和移位两个功能，若在移位脉冲(一般就是时钟脉冲)的作用下，寄存器中的数码向左移动一位，则称左移，如依次向右移动一位，称为右移。移位寄存器具有单向移位功能的称为单向移位寄存器；既可左移又可右移的称双向移位寄存器。 移位寄存器的设计比较容易，因为它的状态要受移位功能的限制。如原态为010，当它右移时，其次态只有两种可能，当移进1则次态为101；如移进0则次态为001。不可能有其它的次态出现，否则就失去移位功能。以3位右移为例，输入信号用SR 表示。则状态迁移可用方程表示如下： 用D触发器组成时，由于Qn+1=D，故D0=SR,D1=Qn0，D2=Qn1，按此方程联接电路如图7.2.3所示。如用JK触发器实现，由于其特征方程为 ，故将移位方程作如下变化 如要组成左移则 将左、右移3位寄存器结合在一起，加上控制信号X，就可组成双向移位寄存器，X=1左移，X=0右移。以D触发器为例，其激励函数为 7.2.3 集成移位寄存器 1.典型移位寄存器介绍 74LS194是一种典型的中规模集成移位寄存器。它是由4个RS触发器和一些门电路所构成的4位双向移位寄存器。其逻辑图及符号图如图7.2.6所示，功能表如表7.2.2所示。 图中Q0、Q1、Q2、Q3是4个触发器的输出端。D0、D1、D2、D3是并行数据输入端。SR是右移串行数据输入端，SL是左移串行数据输入端。 是直接清零端，低电平有效。CP是同步时钟脉冲输入端，输入脉冲的上升沿引起移位寄存器状态的转换。 S1、S0是工作方式选择端，其选择功能是：S1S2=00为状态保持；S1S0=01为右移；S1S0=10为左移；S1S0=11为并行送数。这些功能的实现是由逻辑图中的门电路来保证的。 2.移位寄存器的应用 1) 在数据传送体系转换中的应用 数字系统中数据传送体系有两种： 串行传送体系。每一节拍只传送一位信息，N位数据需N个节拍才能传送出去。并行传送体系。一个节拍同时传送N位数据。在数字系统中，两种传送系统均存在，如计算机主机是并行传送数据，而有的外设是串行传送数据，因此存在两种数据传送体系的转换。 (1) 串行转换为并行。 其转换示意图如图7.2.7所示。以4位为例，如串行输入数为1011，第1个CP移进“1”，第2个CP移进“11”，第3个CP移进“011”，第4个CP移进“1011”，此时刻可同时输出即并行输出“1011”。转换完成。