寄存器與移位寄存器

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1、一 、 寄 存 器 寄 存 器 是 用 來 寄 存 數(shù) 碼 的 邏 輯 部 件 ， 所 以 必 須 具 備 接 收 和 寄 存 數(shù) 碼 的功 能 。 任 何 一 種 觸 發(fā) 器 都 可 以 構 成 寄 存 器 ， 每 一 個 觸 發(fā) 器 存 放 一 位 二 進 制 數(shù)或 一 個 邏 輯 變 量 ， 用 n個 觸 發(fā) 器 組 成 的 寄 存 器 就 可 以 存 放 n位 二 進 制 數(shù) 或 n個邏 輯 變 量 。常 用 集 成 寄 存 器 分 類 ： 由 多 個 （ 邊 沿 觸 發(fā) ） D觸 發(fā) 器 組 成 的 集 成 寄 存 器 。如 ： 74171(4D)、 74175(4D)、 74174

2、（ 6D)、 74273（ 8D)等 。 由 帶 使 能 端 （ 電 位 控 制 式 ） D觸 發(fā) 器 構 成 的 鎖 存 型 集 成 寄 存 器 。 如 ： 74375（ 4D)、 74363(8D)、74373（ 8D)等 。 這 一 類 觸 發(fā) 器 在 CP作 用 下 ， 輸 出 接 收 輸 入 代 碼 ， 在 CP無 效 時 輸 出 保持 不 變 。 EN0 EN1 D Qn+10 1 1 10 1 0 00 0 x Q1 x x 高 阻 在 清 0信 號 的 作 用 下 ， 觸 發(fā) 器 清 0。 在 CP作 用 下 ， 輸 出 接 收 輸 入 代 碼 ， 在 CP無 效 時 輸出 保

3、 持 不 變 。 寄 存 器 中 觸 發(fā) 器 狀 態(tài) 改 變是 與 CP同 步 ， 叫 做 同 步 送 數(shù) 方式 。R S CP D Q n+10 1 X X 01 0 X X 11 1 0 01 1 1 1 0000RQD3 D3 RQD2 D2 RQD1 D1 RQD0 D0 11 CRCPD3 D2 D1 D0 4 QD RS& & 3 QD RS& & 2 QD RS& & 1 QD RS& &D3 D2 D1 D0 異 步 送 數(shù) ： R、 S為 D觸 發(fā) 器 異 步 置 0、 1控 制 端 D3D0為 并 行 數(shù) 據(jù)輸 入 端 ，Q3Q0為 并行 數(shù) 據(jù) 輸 出 ，叫 做 并 入

4、并 出 。R S CP D Qn+10 1 X X 01 0 X X 11 1 0 01 1 1 1 當 接 收 命 令 為 1時 ：設 ： D3D2D1D0=10101 0 1 0 11 000 11在 異 步 置 0、 1作 用 下 ， 輸 出 為1010， 達 到 異 步 送 數(shù) 目 的 。01 110 0 移 位 寄 存 器 是 實 現(xiàn) 移 位 和 寄 存 數(shù) 碼 功 能 的 邏 輯 部 件 。 目 前 常 用 的 集 成 移 位 寄 存 器 種 類 很 多 ， 如 74164、74165、 74166均 為 八 位 單 向 移 位 寄 存 器 ， 74195為 四 位單 向 移 存

5、器 ， 74194為 四 位 雙 向 移 存 器 ， 74198為 八 位雙 向 移 存 器 。1、 左 移 移 位 寄 存 器 由 四 級 D觸 發(fā) 器 組 成 四 位 左 移 移 位 寄 存 器 。 第 一 級 D觸 發(fā) 器 接 輸 入 信 號 V i ， 其 余 觸 發(fā) 器 輸 入 D接 前 級輸 出 Q,所 有 CP連 在 一 起 接 輸 入 移 存 脈 沖 ， 是 同 步 工 作 方 式 。移 存脈 沖CPQ D3 Q D2 Q D1Q D4 串 入VI 特 征 方 程 ： CPVDQ in 111 CPQDQn 1212 CPQDQn 2313 CPQDQn 3414 1ii1ni

6、 QDQ 移 位 寄 存 器 移 存 規(guī) 律 ： 在 移 存 脈 沖 的 作 用 下 ， 輸 入 信 息 的 當 前 數(shù) 碼 存 入 第 一 級 觸 發(fā) 器 ，第 一 級 觸 發(fā) 器 的 狀 態(tài) 存 入 到 第 二 級 觸 發(fā) 器 ， 依 此 類 推 ， 高 位 觸 發(fā) 器 存 入低 位 觸 發(fā) 器 狀 態(tài) ， 實 現(xiàn) 了 輸 入 數(shù) 碼 在 移 存 脈 沖 的 作 用 下 向 左 逐 位 移 存 。假 定 ： 寄 存 器 初 態(tài) 為 0， VI = 1101串 行 送 入 寄 存 器 輸 入從 波 形 圖 看 出 ：輸 入 信 號 每 經(jīng) 過一 級 觸 發(fā) 器 ， 移動 了 一 個 移 存

7、周期 ， 但 波 形 形 狀 保 持 不 變 。 CPQ D3 Q D2 Q D1Q D4 VI1 1 101 2 3 4 5 6 7 8CPIV1Q2Q3Q4Q 在 移 位 寄 存 器 的 基 礎 上 加 左 、 右 移 位 控 制 信 號 使 寄 存 器同 時 具 有 左 、 右 移 功 能 。CP:移 存 脈 沖A： 右 移 串 入B： 左 移 串 入M:左 、 右 移 控 制 特 征 方 程 CPQMMAQn 314 CPQMQMQn 2413 CPQMQMQn 1312 CPBMQMQn 211 當 M=1時 ：AQn14 413 QQn 112 QQn 211 QQn 當 M=0時

8、 ：314 QQn 213 QQn 112 QQn BQn11 A4321 4 3 2 1 B電 路 執(zhí) 行 右 移 電 路 執(zhí) 行 左 移D Q& &1 4 D Q& &1 3 D Q& &1 2 D Q& &1 11CPAM B 利 用 移 位 寄 存 器 組 成 的 計 數(shù) 器 叫 做 移 存 型 計 數(shù) 器 。移 存 型 計 數(shù) 器 狀 態(tài) 轉 換 要 符 合 移 位 寄 存 規(guī) 律 。1、 環(huán) 形 計 數(shù) 器 首 先 確 定 是 移 存 型 計 數(shù) 器11 ini QQ 特 點 ： 將 高 位 輸 入 接 低位 輸 出 ， 而 且 頭 尾 相 連 。 初 始 狀 態(tài) 已 確 定 ，

9、最 低 位 置 1， 其 余 位 置 0， 用 啟 動 脈 沖確 定 初 始 狀 態(tài) 為 ， Q4Q3Q2Q1=0001特 征 方 程 ： CPQCPDQn 3414 CPQQn 213 CPQQn 112 CPQQn 411計 數(shù) 順 序 ：Q4Q3Q2Q10 0 0 10 0 1 00 1 0 01 0 0 0 計 數(shù) 特 點 ：每 個 狀 態(tài) 轉 換 只 有 一 位 為 1環(huán) 形 計 數(shù) 器 計 數(shù) M=觸 發(fā) 器 數(shù) 。本 例 觸 發(fā) 器 為 4， 所 以 叫 四 分 頻 、M4計 數(shù) 。 輸 入 四 個 脈 沖 Q4輸 出 一個 脈 沖 。符 合 移 位 寄 存 規(guī) 律 Q4移到 Q

10、1,其 余 位 左 移 一 位 。 DQR4 S DQR3S DQR2S DQR1SCP 畫 狀 態(tài) 轉 換 圖0001 0010010010004級 觸 發(fā) 器 共 有 16種 狀 態(tài) ， 還 有 12種 狀 態(tài) 不 能 進 入 主 循 環(huán) 。0000 11110011 011011001001 010110100111 11101011 1101 缺 點 ： 死 循 環(huán) 太 多 ， 有 2 n-n個 狀 態(tài) 沒 用 。 要 修 改 設 計 ，方 法 不 介 紹 ， 要 求 小 規(guī) 模 電 路 會 分 析 ， 中 規(guī) 模 會 應 用 、 會設 計 。在 計 數(shù) 脈 沖 CP的 作 用 下 ，

11、 Q4移 到 Q1,其 余 位 左 移 一 位 。 2、 扭 環(huán) 形 計 數(shù) 器在 移 存 型 計 數(shù) 器 的 基 礎 上 將 最 高 位 反 碼 輸 出 接 第 一 級 輸 入 。14 QQ 21 QQ 32 QQ 43 QQ DR在 清 0信 號 的 作 用 下 ， 初 始 狀 態(tài) 為 0， 14Q 計 數(shù) 順 序 :CP Q 4 Q3 Q2 Q1 /Q401234567 0 0 0 1 10 0 1 1 10 0 0 0 10 1 1 1 11 1 1 1 01 1 1 0 01 1 0 0 01 0 0 0 0特 點 ： 輸 入 八 個 脈 Q4輸 出 一 個 對 稱方 波 ， 所 以

12、 是 八 分 頻n個 觸 發(fā) 器 可 以 構 成 2n分 頻 器本 例 2X4 8缺 點 ： 用 觸 發(fā) 器 較 多 ， 有 2n-2n狀態(tài) 沒 有 使 用 。在 計 數(shù) 脈 沖 CP的 作 用 下 ， /Q4移 到Q1,其 余 位 左 移 一 位 。 DQR1DQR2DQR3DQR4 CP 一 、 74195四 位 右 移 移 位寄 存 器 CPDQ 01n0，0時LD當 SH/ 0 1 0 CPDQ 11n1 CPDQ 21n2 CPDQ 31n3，1時LD當 SH/ CPQKQJQ 001n0 CPQQ 01n1 CPQQ 11n2 CPQQ 21n3 寄 存 器 在 CP執(zhí) 行 并入

13、功 能 ， 將 輸 入 數(shù) 據(jù)同 時 送 入 寄 存 器 。Q0在 CP接 收 J、 /K串入 信 號 ， 其 余 位 右 移一 位 。串 行 輸 入 數(shù) 據(jù) 端:KJ、 移 位 /置 位 控 制 端:LDSH/異 步 清 0端:CR J /K Q0n+10 1 Q 00 0 01 0 /Q01 1 1 D3D0:并 行 數(shù) 據(jù) 輸 入 端Q3Q0:并 行 數(shù) 據(jù) 輸 出 端1 0 1 0Q1Q 2Q3Q3QDRDDDRRR& 11111D0D1D2D3LDSH /CPCRJK 1、 74195邏 輯 符 號2、 74195功 能 表 ： J /K Q0n+10 1 Q00 0 01 0 /Q

14、01 1 1CR LDSH/ CP J K 0D 1D 2D 3D 0Q 1Q 2Q 3Q 3Q0 X X X X X X X XX X X X X XX X X XX X X X X X X X01 00 001 11 11 11 1 111 1 0d 1d 2d 3d 0d 1d 2d 3d 3d0 0 0 0 1n0Q n0Q n1Q n2Q n2Qn0Qn0Qn0Q n1Qn1Qn1Q n2Qn2Qn2Q n2Q n2Qn2Q01n0QD0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q3/SH LDJ KCR 3Q74195CP CR CP SLD SRD 0D 1D 2D 3D 0Q 1Q

15、2Q 3Q1M 0M0 X X XX X X X X X 0 0 0 01 0 0 X X X X X X X n0Q n1Q n2Q n3QM1 M0 Q0n+10 0 保 持0 1 右 移 接 收 串 入 DSR1 0 左 移 接 收 串 入 DSL1 1 并 入1 0 1 X 1 X X X X 1 n0Q n1Q n2Q1 0 1 X 0 X X X X 0 n0Q n1Q n2Q1 1 0 1 X X X X X 1n3Qn2Qn1Q1 1 0 0 X X X X X 0n3Qn2Qn1Q1 1 1 X X 0d 1d 2d 3d 3d2d1d0d 1、 邏 輯 符 號2、 功 能

16、表 功 能 選 擇D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q3 CR74194 CPM1M0DSR DSL 1、 實 現(xiàn) 數(shù) 碼 串 并 變 換串 行 輸 入 并行輸出串并轉換 4 10譯碼器3 8譯碼器 串 行 并 行 轉 換 器 CP /CR DI Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q60 0 X1 1 D 02 1 D13 1 D24 1 D35 1 D46 1 D57 1 D68 1 D 0 D i :7位 串 行 數(shù) 據(jù) 輸 入具 有 自 動 轉 換 功 能 的 7位 串 并 轉 換 電 路 。片 ：接串行輸入數(shù)據(jù)、0DKJD1接 0為 標 志 碼 ， 0移 出去 ， 表 明 一

17、組 串 入 數(shù) 據(jù)已 完 成 并 出 轉 換 。同 時 與 其 它 并 行 數(shù) 據(jù) 輸入 端 組 成 8位 數(shù) 據(jù) 輸 入 。端、的串入接片的片KJQ 21 3由 于 輸 入 是 7位 串 入 數(shù) 據(jù) ，因 此 輸 出 只 取 7位 。串 并 轉 換 表 ：7/ QLDSH 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 1 1 1 1D0 0 1 1 1 1 1D1 D0 0 1 1 1 1D2 D1 D0 0 1 1 1D3 D2 D1 D0 0 1 1D4 D3 D2 D1 D0 0 1D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 D0 0 1 1 1 1 1 1D0D1D2D3D4D5D6 7QL

18、DSH/ 將 串 入 變 為 并 出 CP Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6CR/SH LDJ K D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q3 3Q74195(1)CR 0 1 CR/SH LDJ K D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q3 3Q74195(2) 并 行 串 行 轉 換 器 CP Q10 Q11 Q12 Q13 Q20 Q21 Q22 Q23 S/L01234 567實 現(xiàn) 并 行 數(shù) 據(jù) 輸 入 ， 串 行數(shù) 據(jù) 輸 出 。并 行 輸 入 數(shù) 據(jù) 由 7位 并 入 數(shù)據(jù) DI0DI6和 標 志 位 0組 成 8位并 入 數(shù) 據(jù) 。 0 DI0 DI1 DI3D

19、I2 DI4 DI5 DI61 0 DI0 DI1 DI2 DI3 DI4 DI51 1 0 DI0 DI1 DI2 DI3 DI41 1 1 0 DI0 DI1 DI2 DI3DI0 DI1 DI2DI0 DI1DI00 0 01110 1 1 11 1 1 11 1 1 1 1DI1 DI2 DI3 DI4 DI5 DI6DI0212013121110/ QQQQQQLDSH 11111101片 ： J、 /K=1,Q0接 收 1。并 串 轉 換 表 ：在 啟 動 脈 沖 的 作 用 下 :0/ LDSH電 路 執(zhí) 行 并 行 輸 入 功 能 。接收由于1,1 0IQKJ 其 余 位 向

20、右 移 位片 2的 Q3為 串 行 輸 出 端 。 CPCR CR/SH LDJ K D0 D1 D2 D3Q20Q21Q22Q23 2 3Q74195(2)DI00 DI1DI2 DI3DI4DI5DI61& 將 并 入 變 為 串 出CR/SH LDJ K D0 D1 D2Q10Q11Q12Q13 13Q74195(1)D3 2、 實 現(xiàn) 任 意 模 值 M的 計 數(shù) 器 本 章 已 學 過 M=2n、 M 2n,同 步 、 異 步 小 規(guī) 模 集 成 計數(shù) 器 。 74160、 74161、 7490中 規(guī) 模 集 成 同 步 、 異 步 計 數(shù)器 。 74195、 74194同 樣 也

21、 可 以 組 成 任 意 模 值 計 數(shù) 器 。 74195組 成 任 意 模 值 計 數(shù) 器 ,既 具 有 計 數(shù) 器 的 特 點 又滿 足 移 位 寄 存 規(guī) 律 。 環(huán) 形 計 數(shù) 器特 點 ： 頭 尾 相 連 ， Q3 J、 /K。計 數(shù) 順 序 ：CP J /K Q 0 Q1 Q2 Q3 S/L并 入 數(shù) 據(jù) D0D3=011100 1 1 1XX01 1 1 1 0 1 1 12 1 1 1 1 0 1 13 1 1 1 1 1 0 14 0 0 0 1 1 1 1 實 現(xiàn) M4計 數(shù) 。計 數(shù) 特 點 ：每 組 輸 出 只 有 一 個 0同 樣 的 計 數(shù) 電 路 ， 不 同 的

22、 預置 狀 態(tài) ， 計 數(shù) 模 值 不 同 。在 啟 動 脈 沖 作 用 下 3QKJ 0 1 1 1CR/SH LDJ K D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q3 3Q741951CP 扭 環(huán) 計 數(shù) 器 特 點 ： 將 最 高 位 反 碼 輸 出 接串 行 輸 入 端 ,/Q3接 輸 入 J、 /K。并 入 數(shù) 據(jù) D0D3=0111CP J /K Q0 Q1 Q2 Q3 S/L00 X X 0 1 1 10 3QKJ 0 0 0 1 1 112 0 0 0 0 0 1 13 0 0 0 0 0 0 14 1 1 1 0 0 0 15 1 1 1 1 0 0 16 1 1 1 1 1

23、 0 11111111110101078 在 啟 動 脈 沖 的 作 用 下 ， 計 數(shù)器 初 態(tài) 為 0111。當 移 位 /置 位 控 制 信 號 為 1時 ：在 CP作 用 下 實 現(xiàn) M8計 數(shù) 。計 數(shù) 順 序 ： 注 意 ： 凡 是 計 數(shù) 器 ， 必 然 構成 一 個 循 環(huán) 狀 態(tài) ， 否 則 不 是計 數(shù) 器 。 0 1 1 1CR/SH LDJ K D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q3 3Q741951CP 例 ： 分 析 用 74195構 成 的 移 存 型 計 數(shù) 器 是 M幾 計 數(shù) 器 ？Q3 Q2 Q1 Q0 S/L J /K Q3n+1 Q2n+1 Q1

24、n+1 Q0n+10 0 0 0 1 1 0 10001000 1 000111 111111 0000 0 1 0 0 00 0 10 1 0111111111 0 0 11 00 11 01 00 10 1X X 0 1 0 01 0 0 10 0 1 10 1 1 01 1 0 11 0 1 10 1 1 10 0 0 00 1 00 0 00 00 00 0000 11 11 11 11 1 11 1 11 1 1D0D3并 入 接 地 012/ QQQLDSH 3QJ 3QK CPQKQJQn 0010 CPQQn 011 CPQQn 112 CPQQn 213狀 態(tài) 轉 換 表 ：

25、M12移 存 型 同 步 計 數(shù) 器 01n0 QQ10,KJ 01n0 QQ01,KJ CR/SH LDJ K D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q3 3Q741951CP & 注 ： 狀 態(tài) 轉 換 表 一 定 要 返 回 初 始 狀 態(tài) ， 形 成 一 個閉 合 循 環(huán) 。 中 間 過 程 不 能 出 錯 ， 錯 一 次 后 面 全 錯 ， 結果 必 然 錯 誤 。 前 面 分 析 電 路 是 一 個 典 型的 可 編 程 移 存 型 同 步 計 數(shù) 分 頻器 。 只 要 改 變 并 行 輸 入 數(shù) 據(jù) ，就 可 以 得 到 M16以 下 任 意 計 數(shù)分 頻 器 。 見 教 材 P265表 7.4.18CR/SH LDJ K D0 D1 D2 D3Q 0 Q1 Q2 Q3 3Q741951CP &