寄存器与移位寄存器.ppt

一、寄存器 寄存器是用来寄存数码的逻辑部件，所以必须具备接收和寄存数码的 功能。任何一种触发器都可以构成寄存器，每一个触发器存放一位二进制数 或一个逻辑变量，用n个触发器组成的寄存器就可以存放n位二进制数或n个 逻辑变量。 常用集成寄存器分类： 由多个（边沿触发）D触发器组成的集成寄存器。 如：74171(4D)、74175(4D)、74174（6D)、74273（8D)等。 由带使能端（电位控制式）D 触发器构成的锁存型集成寄存器。 如：74375（4D)、74363(8D)、 74373（8D)等。 这一类触发器在CP作用下，输出接收输入代码，在CP无效时输出保 持不变。EN0EN1DQn+1 0111 0100 00xQ 1xx高阻 在清0信号的作用下，触发器清0。 在CP作用下，输出接收输入代码，在CP无效时输 出保持不变。 寄存器中触发器状态改变 是与CP同步，叫做同步送数方 式。 RSCPDQn+1 01XX0 10XX1 1100 1111 0000 R3 D3 R2 D2 R1 D1 R0 D0 1 1CP D3D2D1D0 4 RS & 3 RS & 2 RS & 1 RS & D3D2D1D0 异步送数： R、S为D触发器异步置0、1控制端 D3D0 为并行数据 输入端， Q3Q0为并 行数据输出 ，叫做并入 并出。 RSCPDQn+1 01XX0 10XX1 1100 1111 当接收命令为1时： 设：D3D2D1D0=1010 1 0 1 0 110 0 01 1 在异步置0、1作用下，输出为 1010，达到异步送数目的。 01 1100 移位寄存器是实现移位和寄存数码功能的逻辑部件。 目前常用的集成移位寄存器种类很多，如74164、 74165、74166均为八位单向移位寄存器，74195为四位 单向移存器，74194为四位双向移存器，74198为八位 双向移存器。 1、左移移位寄存器 由四级D触发器组成四位左移移位寄存器。 第一级D触发器接输入信号Vi ，其余触发器输入D接前级 输出Q,所有CP连在一起接输入移存脉冲，是同步工作方式。 移存 脉冲 CP 3214 串入VI 特征方程： 移位寄存器移存规律： 在移存脉冲的作用下，输入信息的当前数码存入第一级触发器，第 一级触发器的状态存入到第二级触发器，依此类推，高位触发器存入低 位触发器状态，实现了输入数码在移存脉冲的作用下向左逐位移存。 假定：寄存器初态为0，VI = 1101串行送入寄存器输入 从波形图看出： 输入信号每经过 一级触发器，移 动了一个移存周 期，但波形形状 保持不变。 CP 3214 VI 1110 在移位寄存器的基础上加左、右移位控制信号使寄存器 同时具有左、右移功能。 CP:移存脉冲 A：右移串入 B：左移串入 M:左、右移控制 特征方程 当M=1时： 当M=0时： A4321 4321B 电路执行右移 电路执行左移 & 1 4 & 1 3 & 1 2 & 1 1 1 CP A M B 利用移位寄存器组成的计数器叫做移存型计数器。 移存型计数器状态转换要符合移位寄存规律。 1、环形计数器 首先确定是移存型计数器 特点：将高位输入接低 位输出，而且头尾相连。 初始状态已确定，最低位置1，其余位置0，用启动脉冲 确定初始状态为，Q4Q3Q2Q1=0001 特征方程：计数顺序： Q4Q3Q2Q1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 计数特点： 每个状态转换只有一位为1 环形计数器计数M=触发器数。 本例触发器为4，所以叫四分频、 M4计数。输入四个脉冲Q4输出一 个脉冲。 符合移位寄存规律Q4移 到Q1,其余位左移一位。 R 4 S R 3 S R 2 S R 1 S CP 画状态转换图 00010010 01001000 4级触发器共有16种状态，还有12种状态不能进入主循环。 00001111 00110110 11001001 01011010 01111110 10111101 缺点：死循环太多，有2n-n个状态没用。要修改设计， 方法不介绍，要求小规模电路会分析，中规模会应用、会设 计。 在计数脉冲CP的作用下，Q4移到Q1,其余位左移一位。 2、扭环形计数器 在移存型计数器的基础上将最高位反码输出接第一级输入。 在清0信号的作用下，初始状态为0，计数顺序: CPQ4Q3Q2Q1/Q4 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 特点：输入八个脉Q4输出一个对称 方波，所以是八分频 n个触发器可以构成2n分频器 本例2X48 缺点：用触发器较多，有2n-2n状 态没有使用。 在计数脉冲CP的作用下，/Q4移到 Q1,其余位左移一位。 DQ R 1 DQ R 2 DQ R 3 DQ R 4 CP 一、74195四位右移移位 寄存器 0 10 寄存器在CP执行并 入功能，将输入数据 同时送入寄存器。 Q0在CP接收J、/K串 入信号，其余位右移 一位。 J/KQ0n+1 01Q0 000 10/Q0 111 D3D0:并行数据输入端 Q3Q0:并行数据输出端 1 01 D R D D D R R R & & & 1 1 1 1 1 D0 D1 D2 D3 CP 1、74195逻辑符号 2、74195功能表： J/KQ0n+1 01Q0 000 10/Q0 111 D0D1D2D3 Q0Q1Q2Q3 74195 M1M0Q0n+1 00保持 01右移接收串入DSR 10左移接收串入DSL 11并入 1、逻辑符号 2、功能表 功能选择 D0D1D2D3 Q0Q1Q2Q3 74194 M1 M0 DSRDSL 1、实现数码串并变换 串行输入 并 行 输 出 串 并 转 换410 译 码 器 38 译 码 器 串行并行转换器 CP/CRDIQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6 00X 11D0 21D1 31D2 41D3 51D4 61D5 71D6 81D0 D i :7位串行数据输入 具有自动转换功能的7位串 并转换电路。 片： D1接0为标志码，0移出 去，表明一组串入数据 已完成并出转换。 同时与其它并行数据输 入端组成8位数据输入。 由于输入是7位串入数据 ，因此输出只取7位。 串并转换表： 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 D0 0 1 1 1 1 1 D1 D0 0 1 1 1 1 D2 D1 D0 0 1 1 1 D3 D2 D1 D0 0 1 1 D4 D3 D2 D1 D0 0 1 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 D0 0 1 1 1 1 1 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 将串入变为并出 Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6 D0D1D2D3 Q0Q1Q2Q3 74195(1) 0 1 D0D1D2D3 Q0Q1Q2Q3 74195(2) 并行串行转换器 CPQ10Q11Q12Q13Q20Q21Q22Q23S/L 0 1 2 3 4 5 6 7 实现并行数据输入，串行 数据输出。 并行输入数据由7位并入数 据DI0DI6和标志位0组成8位 并入数据。 0DI0 DI1DI3DI2DI4DI5DI6 10 DI0DI1 DI2DI3DI4DI5 110 DI0DI1DI2DI3DI4 1110 DI0DI1DI2DI3 DI0DI1DI2 DI0DI1 DI0 0 0 0 1 1 1 0 111 1111 11111 DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI0 1 1 1 1 1 1 0 1 片：J、/K=1,Q0接收1。 并串转换表： 在启动脉冲的作用下: 电路执行并行输入功能。 其余位向右移位 片2的Q3为串行输出端。 D0D1D2D3 Q20Q21Q22Q23 74195(2) DI0 0 DI1DI2DI3DI4DI5DI61 & & 将并入变为串出 D0D1D2 Q10Q11Q12Q13 74195(1) D3 2、实现任意模值M的计数器 本章已学过M=2n、M2n,同步、异步小规模集成计 数器。74160、74161、7490中规模集成同步、异步计数 器。74195、74194同样也可以组成任意模值计数器。 74195组成任意模值计数器,既具有计数器的特点又 满足移位寄存规律。 环形计数器 特点：头尾相连，Q3J、/K。 计数顺序： CPJ/K Q0Q1Q2Q3S/L 并入数据D0D3=0111 00 111XX0 1 111 0111 2 111 1011 3 111 1101 4 0 00 1111 实现M4计数。 计数特点： 每组输出只有一个0 同样的计数电路，不同的预 置状态，计数模值不同。 在启动脉冲作用下 0 1 1 1 D0D1D2D3 Q0Q1Q2Q3 74195 1 CP 扭环计数器 特点：将最高位反码输出接串 行输入端,/Q3接输入J、/K。 并入数据D0D3=0111 CPJ/KQ0Q1Q2Q3 S/L 00 X X 0111 00 001111 2 00 00011 3 00 00001 4 11 10001 5 11 11001 6 11 11101 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 7 8 在启动脉冲的作用下，计数 器初态为0111。 当移位/置位控制信号为1时： 在CP作用下实现M8计数。 计数顺序： 注意：凡是计数器，必然构 成一个循环状态，否则不是 计数器。 0 1 1 1 D0D1D2D3 Q0Q1Q2Q3 74195 1 CP 例：分析用74195构成的移存型计数器是M几计数器？ Q3Q2Q1Q0S/LJ/KQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1 0 000 110 1000 1000 10 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 000 001 000 001 010 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 01 10 01 10 10 01 01 XX 0100 1001 0011 0110 1101 1011 0111 0000 010 000 00 0 0 00 0 0 0 1 11 11 11 1 11