寄存器移位寄存器教材课件

时序逻辑电路时序逻辑电路数字电子技术第十七讲 时序逻辑电路时序逻辑电路第第 7 章时序逻辑电路章时序逻辑电路 寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器小结小结 时序逻辑电路时序逻辑电路了解集成移位寄存器的应用。了解集成移位寄存器的应用。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。7.4 寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器 时序逻辑电路时序逻辑电路 下面请看置数演示下面请看置数演示一、寄存器一、寄存器Register，用于存放二进制数码。，用于存放二进制数码。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 触发器触发器构成，因此能锁存输入数据。构成，因此能锁存输入数据。D0D1 D2D3RRRR1CR CR 为异步清零端，为异步清零端，当当 CR=0 时时，各触发器均，各触发器均被被置置 0。寄存器工作时，。寄存器工作时，CR 应为高电平。应为高电平。D0 D3 称为称为并行数据输入端并行数据输入端，当时钟，当时钟 CP 上升沿上升沿到达时，到达时，D0 D3 被并行置入到被并行置入到 4 个触发器中，使个触发器中，使 Q3 Q2 Q1 Q0=D3 D2 D1 D0。D0D1 D2D3D0D1 D2D3D0D1 D2D3在在 CR=1 且且CP上升沿未到达时，各触发器上升沿未到达时，各触发器的状态不变，即寄存的数码保持不变。的状态不变，即寄存的数码保持不变。Q0 Q3 是同时输出的，这种输出是同时输出的，这种输出方式称并行输出。方式称并行输出。Q0 Q1Q2 Q3 时序逻辑电路时序逻辑电路1 个个触发器触发器能存放能存放 1 位二进制数码，位二进制数码，因此因此 N 个个触发器触发器可构成可构成 N 位寄存器。位寄存器。各触发器均为各触发器均为 D 功能功能且且并行并行使用。使用。Q0 Q1 Q2Q3 Q0 Q1 Q2 Q3FF0FF1FF2FF3D0CPC1C1C11D1D1D R R R R D1 D2 D3 C11DCR1D1D1D1D 寄存器的结构特点寄存器的结构特点 时序逻辑电路时序逻辑电路二、移位寄存器二、移位寄存器在控制信号作用下，可实现在控制信号作用下，可实现右移也可实现左移。右移也可实现左移。双向移位双向移位寄寄 存存 器器单向移位单向移位寄寄 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输入一个移位脉冲，移位寄每输入一个移位脉冲，移位寄存器中的数码依次向右移动存器中的数码依次向右移动 1 位。位。每输入一个移位脉冲，移位寄每输入一个移位脉冲，移位寄存器中的数码依次向左移动存器中的数码依次向左移动 1 位。位。Shift register用于存放数码和使数码根据需要向左或向右移位。用于存放数码和使数码根据需要向左或向右移位。时序逻辑电路时序逻辑电路1.单向移位寄存器的结构与工作原理单向移位寄存器的结构与工作原理右移输入右移输入D0D1D3DID2右移输出右移输出Q11D1D1D1DQ3Q0Q2C1C1C1C1FF1FF0FF2FF3移位脉冲移位脉冲CP右右 移移 位位 寄寄 存存 器器 由由 D 触发器构成。触发器构成。在在 CP 上升沿作用下，上升沿作用下，串行输入数据串行输入数据 DI逐步被移入逐步被移入 FF0 中；同时，数据逐步被右移。中；同时，数据逐步被右移。D0=DI，D1=Q0，D2=Q1，D3=Q2。DI右移输入右移输入D0Q0右移输出右移输出D1D2D3Q1Q2Q31D1D1D1D1.单向移位寄存器的结构与工作原理单向移位寄存器的结构与工作原理 时序逻辑电路时序逻辑电路设串行输入数码设串行输入数码DI=1011，电路初态为，电路初态为 Q3Q2Q1Q0=0000。可见，移位寄存器除了能寄存数码外，可见，移位寄存器除了能寄存数码外，还能实现数据的串、并行转换。还能实现数据的串、并行转换。10111401011300100200011100000Q3Q2Q1Q0移位寄存器中的数移位寄存器中的数输入输入数据数据移位移位脉冲脉冲在在 4 个移位脉冲作个移位脉冲作用下，用下，串行输入串行输入的的 4 位位数码数码 1011 全部存入寄全部存入寄存器，并存器，并由由 Q3、Q2、Q1 和和 Q0 并行输出并行输出。举例说明工作原理举例说明工作原理 时序逻辑电路时序逻辑电路10111401011300100200011100000Q3Q2Q1Q0移位寄存器中的数移位寄存器中的数输入输入数据数据移位移位脉冲脉冲工作原理举例说明工作原理举例说明 再输入再输入 4 个移位脉冲个移位脉冲时，时，串行输入串行输入数据数据 1011将从将从 Q3 端端串行输出串行输出。01100511000610000710111400000801011300100200011100000Q3Q2Q1Q0移位寄存器中的数移位寄存器中的数输入输入数据数据移位移位脉冲脉冲1 从从 Q3 端取出端取出0 从从 Q3 端取出端取出1 从从 Q3 端取出端取出1 从从 Q3 端取出端取出 时序逻辑电路时序逻辑电路那么，那么，左移位寄存器又是怎样的呢？左移位寄存器又是怎样的呢？左左 移移 位位 寄寄 存存 器器左移输出左移输出D0D1D3DID2左移输入左移输入Q11D1D1D1DQ3Q0Q2C1C1C1C1FF1FF0FF2FF3CP移位脉冲移位脉冲左移输出左移输出Q0D01DQ1Q2D11DQ3D21D左移输入左移输入D31DDI 移位寄存器结构特点：移位寄存器结构特点：各触发器均为各触发器均为 D 功能功能且且串联串联使用。使用。时序逻辑电路时序逻辑电路2.集成双向移位寄存器集成双向移位寄存器CT74LS194CRCRDSLDSRCPCT74LS194Q0Q1Q2Q3M1M0D0D1D2D32.集成双向移位寄存器集成双向移位寄存器 CT74LS194Q3Q2Q1Q0SRSLM1M0D3D2D1D0移位脉冲移位脉冲输入端输入端右移右移串行数码串行数码输输 入入 端端并行数码输入端并行数码输入端左移左移串行数码输入端串行数码输入端 工作方式控制端工作方式控制端M1 M0=00 时，保持功能。时，保持功能。M1 M0=01 时，右移功能。时，右移功能。M1 M0=10 时，左移功能。时，左移功能。M1 M0=11 时，并行置数时，并行置数 功能。功能。并行数据输出端，从高并行数据输出端，从高位到低位依次为位到低位依次为 Q3 Q0。异步置异步置 0 端端低电平有效低电平有效 时序逻辑电路时序逻辑电路CT74LS194的功能表的功能表d0000保保 持持01左移左移输入输入00Q3Q2Q111左移左移输入输入11Q3Q2Q11011右移右移输入输入0Q2Q1Q000101右移右移输入输入1Q2Q1Q011101并行置数并行置数d3d2d1d0d3d2d1111保保 持持01置零置零00000Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0DSRDSLCPM0M1CR说明说明输输 出出输输 入入Q3Q2Q1Q0M1M0DSLDSRCPCRCT74LS194D3D2D1D0CR 时序逻辑电路时序逻辑电路3.3.移位寄存器的应用移位寄存器的应用 3.移位寄存器的应用移位寄存器的应用用用 CT74LS194 构成构成顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器D0D3D2D1Q3Q2Q1Q0M1M0DSLDSRCPCT74LS194CR1110000CP12345678Q3Q2Q1Q0顺序脉冲顺序脉冲指在指在每个循环周期内，每个循环周期内，在时间上按一定先在时间上按一定先后顺序排列的脉冲后顺序排列的脉冲信号信号。常用之控制常用之控制某些设备按照事先某些设备按照事先规定的顺序进行运规定的顺序进行运算或操作。算或操作。时序逻辑电路时序逻辑电路 3.移位寄存器的应用移位寄存器的应用用用 CT74LS194 构成构成顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器D0D3D2D1Q3Q2Q1Q0M1M0DSLDSRCPCT74LS194CR1110000CP12345678Q3Q2Q1Q0 利用并行置数功能将利用并行置数功能将电路初态置为电路初态置为Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0=1000电路执行左移功能电路执行左移功能来一个来一个 CP 脉冲，各脉冲，各位左移一次，即位左移一次，即 Q0Q1 Q2 Q3。左移输入信。左移输入信号号 DSL 由由 Q0 提供，因此提供，因此能实现循环左移。能实现循环左移。从从 Q3 Q0 依次输出依次输出顺序脉冲。顺序脉冲宽顺序脉冲。顺序脉冲宽度为一个度为一个 CP 周期。周期。时序逻辑电路时序逻辑电路(6)检查电路有无自启动能力。检查电路有无自启动能力。若电路由于某种原因进入了无效状态，若电路由于某种原因进入了无效状态，通过继续输入时钟脉冲，能自动进入有效状通过继续输入时钟脉冲，能自动进入有效状态的，称为能自启动，否则称不能自启动。态的，称为能自启动，否则称不能自启动。将将 3 个无效状态个无效状态 101、110、111 代入状态方程代入状态方程计算后，获得的次态计算后，获得的次态 010、010、000 均为有效状态。均为有效状态。例如例如 Q2nQ1nQ0n=101 时：时：Q2n+1=1 0 1=0 Q1n+1=1 0+1 0=1 Q0n+1=1 1=0其余同理其余同理因此，该电路能自启动。因此，该电路能自启动。时序逻辑电路时序逻辑电路小结小结寄存器主要用以存放数码。寄存器主要用以存放数码。移位寄存器不但可移位寄存器不但可存放数码，还能对数码进行移位操作存放数码，还能对数码进行移位操作。移位寄。移位寄存器有单向移位寄存器和双向移位寄存器。集存器有单向移位寄存器和双向移位寄存器。集成移位寄存器使用方便、功能全、输入和输出成移位寄存器使用方便、功能全、输入和输出方式灵活，功能表是其正确使用的依据。移位方式灵活，功能表是其正确使用的依据。移位寄存器常用于实现数据的串并行转换，构成环寄存器常用于实现数据的串并行转换，构成环形计数器、扭环计数器和顺序脉冲发生器等。形计数器、扭环计数器和顺序脉冲发生器等。时序逻辑电路时序逻辑电路顺序脉冲指在每个循环周期内，在时间上按一顺序脉冲指在每个循环周期内，在时间上按一定先后顺序排列的脉冲信号定先后顺序排列的脉冲信号。常用之控制某些常用之控制某些设备按照事先规定的顺序进行运算或操作。设备按照事先规定的顺序进行运算或操作。