寄存器、移位寄存器、計(jì)數(shù)器

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1、6.5 若 干 典 型 的 時(shí) 序 邏 輯 集 成 電 路6.5.1 寄 存 器 和 移 位 寄 存 器6.5.2 計(jì) 數(shù) 器 u 計(jì) 數(shù) 器 的 分 類(lèi) 按 脈 沖 輸 入 方 式 ， 分 為 同 步 和 異 步 計(jì) 數(shù) 器 ； 按 進(jìn) 位 體 制 ， 分 為 二 進(jìn) 制 、 十 進(jìn) 制 和 任 意 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 ； 按 邏 輯 功 能 ， 分 為 加 法 、 減 法 和 可 逆 計(jì) 數(shù) 器 。u 計(jì) 數(shù) 器 的 邏 輯 功 能 計(jì) 數(shù) 器 的 基 本 功 能 是 對(duì) 輸 入 時(shí) 鐘 脈 沖 進(jìn) 行 計(jì) 數(shù) 。 它 也可 用 于 分 頻 、 定 時(shí) 、 產(chǎn) 生 節(jié) 拍 脈 沖 和 脈

2、沖 序 列 及 進(jìn) 行 數(shù) 字運(yùn) 算 等 等 。 6.5.2 計(jì) 數(shù) 器計(jì) 數(shù) 器 - Counter 同 步 計(jì) 數(shù) 器異 步 計(jì) 數(shù) 器 加 計(jì) 數(shù) 器減 計(jì) 數(shù) 器可 逆 計(jì) 數(shù) 器 二 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器非 二 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 十 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 任 意 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器加 計(jì) 數(shù) 器減 計(jì) 數(shù) 器可 逆 計(jì) 數(shù) 器 二 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器非 二 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 十 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 任 意 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 一 、 二 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器1、 4位 二 進(jìn) 制 同 步 加 計(jì) 數(shù) 器 FF 01D C1 CE Q0 CP = FF11D C1 Q1 = FF21D

3、C1 Q2 = FF31D C1 Q3 = 例 ： 用 74160構(gòu) 成 8421碼 60進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 8421BCD碼 60進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 狀 態(tài) 表Q23Q22Q21Q20 Q13Q12Q11Q100 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 1 00 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1各 位十 位0 0 0 1 0 0 0 000010910 0 0 0 1 0 0 0 1115910進(jìn)制 數(shù)028421碼 60進(jìn) 制計(jì) 數(shù) 器 的 狀 態(tài)為 60個(gè) ,分 別 是十 進(jìn) 制 數(shù) 00 59的8421BCD碼 ,狀態(tài)

4、表 如 表 所 示 .分 析 : 用 兩 片 74160采 用 同 步 級(jí) 聯(lián) 方 式 構(gòu) 成 10 10 =100進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 . 3Q 2Q ETCP0D1D2D3DRCO 1Q 0Q74160(1)EPRD DLD 13 D D3D CPQ Q 00RCO 74160(2)L 2 1 ETQ DQR 2D EP 1計(jì) 數(shù)脈 沖1 1 解 2： 采 用 異 步 級(jí) 聯(lián) 方 式 實(shí) 現(xiàn)用 兩 片 74160采 用 異 步 級(jí) 聯(lián) 方 式 構(gòu) 成 6 10 =60進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 . 3Q 2Q ETCP0D1D2D3DRCO 1Q 0Q74160(1)EPRD DLD 13 D D3

5、D CPQ Q 00RCO 74160(2)L 2 1 ETQ DQR 2D EP 1計(jì) 數(shù)脈 沖1 1(1) 把 74160(1)構(gòu) 成 10進(jìn) 制 (0000-1001)(2) 把 74160(2)構(gòu) 成 6進(jìn) 制 (0000-0101)本 例 采 用 同 步 置 數(shù) 法1& 0 0 0 0 1 X X X X 一 、 寄 存 器 6.5.1 寄 存 器 和 移 位 寄 存 器u 寄 存 器 : 是 數(shù) 字 系 統(tǒng) 中 用 來(lái) 存 儲(chǔ) 代 碼 或 數(shù) 據(jù) 的 邏 輯 部 件 。 它 的 主 要 組 成 部 分 是 觸 發(fā) 器 。 一 個(gè) 觸 發(fā) 器 能 存 儲(chǔ) 1位 二 進(jìn) 制 代 碼 ，

6、 存 儲(chǔ) n 位 二 進(jìn) 制代 碼 的 寄 存 器 需 要 用 n 個(gè) 觸 發(fā) 器 組 成 。 寄 存 器 實(shí) 際 上 是若 干 觸 發(fā) 器 的 集 合 。Register 1 1D C 1 CP 1 O E 1 E Q 0 1 1D C 1 E Q 1 1 1D C 1 E Q 7 D 0 D 1 D 7 1、 8位 CMOS寄 存 器 74HC374 - 脈 沖 邊 沿 敏 感 的 寄 存 器8路 數(shù) 據(jù) 并行 輸 入 端CP脈 沖 端 輸 出 使能 端8路 數(shù) 據(jù) 并行 輸 出 端 1 1D C1 CP 1 OE 1 E Q0 1 1D C1 E Q1 1 1D C1 E Q7 D0 D

7、1 D7 （ 1） 8位 CMOS寄 存 器 74HC/HCT374 的 工 作 原 理1 1 11 1 10 1 1 174HC/HCT374 （ 2） 8位 CMOS寄 存 器 74HC374功 能 表 高 阻HHH 高 阻LLH 存 入 數(shù) 據(jù) 禁 止 輸 出 HHL 對(duì) 應(yīng) 內(nèi) 部 觸發(fā) 器 的 狀 態(tài)LLL存 入 和 讀 出 數(shù) 據(jù) Q0Q7DNCP 輸 出內(nèi) 部 觸 發(fā) 器輸 入工 作 模 式 OE 1nNQ實(shí) 現(xiàn) 8路 數(shù) 據(jù) 并 行 存 入 ， 并 行 讀 出 ； u 存 入 和 讀 出 數(shù) 據(jù) ：u 存 入 數(shù) 據(jù) 禁 止 輸 出 ： 實(shí) 現(xiàn) 8路 數(shù) 據(jù) 并 行 存 入 ，

8、 但 不 能 讀 出 ，輸 出 為 高 阻 態(tài) ； Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CPOE300X4 & 蜂 鳴 器CP1kHz甲 乙 丙 丁74HC/HCT374參 賽 人 搶 答 按 鍵 4.7k4人 搶 答 電 路 +5V11 1 1 1 主 持 人 清 0+5V 1K11 1 0 封 鎖CP使374不 響應(yīng) 其他 人搶 答要 求& 二 、 移 位 寄 存 器 移 位 寄 存 器 是 既 能 寄 存 數(shù) 碼 ， 又 能 在 時(shí) 鐘 脈 沖 的作 用 下 使 數(shù) 碼 向 高 位 或 向 低 位 移 動(dòng) 的 邏 輯 功 能 部

9、件 。按 移 動(dòng) 方 式 分 單 向 移 位 寄 存 器雙 向 移 位 寄 存 器 左 移 位 寄 存 器u 移 位 寄 存 器 的 邏 輯 功 能 分 類(lèi)u 移 位 寄 存 器 的 邏 輯 功 能 右 移 位 寄 存 器Shift Register 1. 單 向 移 位 寄 存 器1） 右 移 移 位 寄 存 器結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) ： 左 邊 觸 發(fā) 器 的 輸 出 端 接 右 鄰 觸 發(fā) 器 的 輸 入 端 。DSI Q0 Q1 Q2 Q3 右 移并 行 數(shù) 據(jù) 輸 出 端串 行 數(shù) 據(jù) 輸 出 端串 行 數(shù) 據(jù)輸 入 端 移 位 脈 沖 端QC11D1DC1Q 1DC1Q 1D QC1Q0

10、Q1 Q2 Q3D SI D0 D1 D20FF 1FF 2FF 3FFD3RD RD RD RDCPCR DSO 串 行 輸 入 串 行 輸 出并 行 輸 出 每 加 入 一 個(gè) CP 脈 沖 ， 寄 存 器 中 所 存 儲(chǔ) 的 數(shù) 碼 就 依 次由 低 位 向 高 位 向 右 移 一 位 。QC11D1DC1Q 1DC1Q 1D QC1Q0 Q1 Q2 Q3DSI D0 D1 D20FF 1FF 2FF 3FFD3RD RD RD RDCPCR DSOQin+1 = Di = Qi-1n 其 中 ： i = 0 - 3 0CP移 位 脈 沖 DI輸 入 0 0 0 0Q0 Q1 Q2 Q3

11、輸 出 11 1 0 0 01 1 0 012 03 0 1 1 014 1 0 1 1 設(shè) 移 位 寄 存器 的 初 始 狀 態(tài) 為0000， 串 行 輸 入數(shù) 碼 DI=1101 ，從 高 位 到 低 位 依次 輸 入 。 其 狀 態(tài)表 如 下 ： 狀 態(tài) 表1011 QC11D1DC1Q 1DC1Q 1D QC1Q0 Q1 Q2 Q3DSI D0 D1 D20FF 1FF 2FF 3FFD3RD RD RD RDCPCR DSO 在 4個(gè) CP作 用 下 ， 輸 入的 4位 串 行 數(shù) 碼 1101全部 存 入 了 寄 存 器 中 。 這種 方 式 稱(chēng) 為 串 行 輸 入 、并 行 輸

12、出 方 式 。 0CP移 位脈 沖 DSI輸 入 0 0 0 0Q0 Q1 Q2 Q3 輸 出11 1 0 0 01 1 0 012 03 0 1 1 014 1 0 1 1 狀 態(tài) 表5678 0 1 0 10 0 1 00 0 0 10 0 0 0(DSO) 在 8個(gè) CP作 用 下 ， 輸入 的 4位 串 行 數(shù) 碼 1101全 部 由 D SO輸 出 。 這 種方 式 稱(chēng) 為 串 行 輸 入 、串 行 輸 出 方 式 。 0000 61 92 73 5 84CP時(shí) 序 圖 ： 1D 1I 01 203Q1QQQ 串 行 輸入 、 并行 輸 出 串 行 輸 入 、串 行 輸 出 2 雙

13、向 移 位 寄 存 器 將 右 移 寄 存 器 和 左 移 寄 存 器 組 合 起 來(lái) ， 并 引 入 一 控制 電 路 便 構(gòu) 成 既 可 左 移 又 可 右 移 的 雙 向 移 位 寄 存 器 。Q0 Q1 Q2 Q3 DI左 移 ：2） 左 向 移 位 寄 存 器 ： 將 右 邊 觸 發(fā) 器 的 輸 出 作 為 左 鄰 觸 發(fā) 器 的 輸 入 。 0Q 1Q SDI3DI2DI1DI0 2Q 3Q74194 SCRCPSLSR 01D D 41 2 3 5 6 71516 DI0 DI1 DI2 GNDQ3Q2Q1VCC 74HC194 8910111214 13CR DI3 0SQ0S

14、R SLS1CPD D 74194具 有 串 行 或 并 行 輸 入 、 串行 或 并 行 輸 出 、 右 移 、 左 移 和異 步 清 零 等 功 能 的 集 成 移 位 寄存 器 。3. 集 成 中 規(guī) 模 雙 向 移 位 寄 存 器 74HC194DI3 DI2 DI1 DI0 ： 并 行 數(shù) 據(jù) 輸 入 端DSR： 右 移 數(shù) 據(jù) 串 行 輸 入 端DSL： 左 移 數(shù) 據(jù) 串 行 輸 入 端S 1 S0 ： 功 能 控 制 端CR ： 異 步 清 零 端CP： 時(shí) 鐘 脈 沖 輸 入 端Q3 Q2 Q1 Q0： 數(shù) 據(jù) 輸 出 端 u 74194邏 輯 功 能 兩 個(gè) 控 制 輸入

15、端 S1S0 的 組 合可 以 完 成 四 種 工作 狀 態(tài) 的 控 制 。右 移 ： D SR Q0 Q1 Q2 Q3Q0 Q1 Q2 Q3DSL左 移 ：控 制 信 號(hào) 完 成 的 功 能S1 S00 00 11 01 1 保 持右 移左 移并 行 輸 入 L L L LQDn QCn QBn QAn D C B A H QDn QCn QBn L QDn QCn QBn QCn QBn QAn HQCn QBn QAn L QDn QCn QBn QAnX X X XX X X XD C B AX X X XX X X XX X X XX X X XX X X XX XX XX XH X

16、L XX HX LX XX XX XH HH LH LL HL HL L12345678 Q3n+1 Q2n+1Q1n+1 Q0n+1并 行 輸 入時(shí) 鐘脈 沖CP串 行 輸 入左 移 右 移DSL DSR控 制 信 號(hào) S1 S0清零CR序號(hào) 輸 出輸 入74194的 功 能 表XH（ L）LHHHHHHH CR=0， 異 步 清 零 CR=1， CP =1（ 0） 保 持 CR=1， S 1S0 ： 11 置 數(shù) ， 00 保 持 ， 10左 移 、 01 右 移 ； DI0 DI1DI2DI3 4. 移 位 寄 存 器 的 應(yīng) 用 1) 環(huán) 形 計(jì) 數(shù) 器 N位 移 位 寄 存 器 可

17、以 計(jì) N個(gè) 數(shù) ， 實(shí) 現(xiàn) 模 N計(jì) 數(shù) 器 。 只 需 將 末級(jí) 輸 出 接 到 串 行 輸 入 端 。 0QDI0 3Q74194 SCRCPDSLSRD S01 11 0 0 0 START2Q1Q脈沖源 1 0Q3Q 2QQ1 001000011000 0100右 移 ： DSR Q0 Q1 Q2 Q3DI1DI2DI31 0 0 0 0 1 0 0 2) 扭 環(huán) 形 計(jì) 數(shù) 器 一 般 來(lái) 說(shuō) ， N位 移位 寄 存 器 可 以 組 成 模 2N的 扭 環(huán) 形 計(jì) 數(shù) 器 ， 只 需將 末 級(jí) 輸 出 反 相 后 ， 接到 串 行 輸 入 端 。 0Q DI3DI2DI1DI0 3Q74194 SCRCPDSLSRD S01 102Q1Q脈沖源 清 零1 1000 0Q3Q 2QQ100010000 1100 11100011 01111111右 移 ： DSR Q0 Q1 Q2 Q31 Johnson counter 00 0 01 01 0 01