寄存器与移位寄存器.ppt

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1、一、寄存器一、寄存器 寄寄存存器器是是用用来来寄寄存存数数码码的的逻逻辑辑部部件件，所所以以必必须须具具备备接接收收和和寄寄存存数数码码的的功功能能。任任何何一一种种触触发发器器都都可可以以构构成成寄寄存存器器，每每一一个个触触发发器器存存放放一一位位二二进进制制数数或或一一个个逻逻辑辑变变量量，用用n个个触触发发器器组组成成的的寄寄存存器器就就可可以以存存放放n位位二二进进制制数数或或n个个逻辑变量逻辑变量。常用集成寄存器分常用集成寄存器分类：由多个（边沿触发）由多个（边沿触发）D触发器组成的集成寄存器。触发器组成的集成寄存器。如：如：74171(4D)、74175(4D)、74174（6D

2、)、74273（8D)等。等。由由带带使使能能端端（电电位位控控制制式式）D触发器构成的锁存型集成寄存器。触发器构成的锁存型集成寄存器。如：如：74375（4D)、74363(8D)、74373（8D)等。等。这一类触发器在这一类触发器在CP作用下，输出接收输入代码，在作用下，输出接收输入代码，在CP无效时输出保无效时输出保持不变。持不变。EN0EN1DQn+10111010000 xQ1xx高阻高阻 在清在清0信号的作用下，触发器清信号的作用下，触发器清0。在在CP作用下，输出接收输入代码，在作用下，输出接收输入代码，在CP无效时输无效时输出保持不变。出保持不变。寄存器中触寄存器中触发器状器

3、状态改改变是与是与CPCP同步，叫做同步，叫做同步送数方同步送数方式。式。RSCPDQn+101XX010XX1110011110000R3D3R2D2R1D1R0D011CPD3D2D1D04RS&3RS&2RS&1RS&D3D2D1D0 异步送数：异步送数：R、S为为D触发器异步置触发器异步置0、1控制端控制端 D3D0为为并并行行数数据据输输 入入 端端，Q3Q0为为 并并行行数数据据输输出出，叫叫做做并并入入并出。并出。RSCPDQn+101XX010XX111001111当接收命令为当接收命令为1时：时：设：设：D3D2D1D0=10101 0 1 01100011在在异异步步置置0

4、、1作作用用下下，输输出出为为1010，达到异步送数目的。，达到异步送数目的。011100移位寄存器是实现移位和寄存数码功能的逻辑部件。移位寄存器是实现移位和寄存数码功能的逻辑部件。目目前前常常用用的的集集成成移移位位寄寄存存器器种种类类很很多多，如如74164、74165、74166均均为为八八位位单单向向移移位位寄寄存存器器，74195为为四四位位单单向向移移存存器器，74194为为四四位位双双向向移移存存器器，74198为为八八位位双向移存器。双向移存器。1 1、左移移位寄存器、左移移位寄存器 由四级由四级D触发器组成四位左移移位寄存器。触发器组成四位左移移位寄存器。第一级第一级D触发器

5、接输入信号触发器接输入信号Vi i，其余触发器输入，其余触发器输入D接前级接前级输出输出Q,所有所有CP连在一起接输入移存脉冲，是同步工作方式。连在一起接输入移存脉冲，是同步工作方式。移存移存脉冲脉冲CP3214串入串入VI特征方程：特征方程：移位寄存器移存移位寄存器移存规律：律：在在移移存存脉脉冲冲的的作作用用下下，输输入入信信息息的的当当前前数数码码存存入入第第一一级级触触发发器器，第第一一级级触触发发器器的的状状态态存存入入到到第第二二级级触触发发器器，依依此此类类推推，高高位位触触发发器器存存入入低低位触发器状态位触发器状态，实现了输入数码在移存脉冲的作用下向左逐位移存。，实现了输入数

6、码在移存脉冲的作用下向左逐位移存。假定：假定：寄存器初态为寄存器初态为0，VI I=1101串行送入寄存器输入串行送入寄存器输入从波形从波形图看出：看出：输入信号每入信号每经过一一级触触发器，移器，移动了一个移存周了一个移存周期，但波形形状期，但波形形状保持不保持不变。CP3214VI1110 在移位寄存器的基础上加左、右移位控制信号使寄存器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。同时具有左、右移功能。CP:CP:移存脉冲移存脉冲A A：右移串入右移串入B B：左移串入左移串入M:M:左、右移控制左、右移控制特征方程特征方程当当M=1M=1时：当当M=0M=0时：

7、A43214321B电路路执行右移行右移电路路执行左移行左移&14&13&12&111CPAMB利用移位寄存器组成的计数器叫做移存型计数器。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。移存型计数器状态转换要符合移位寄存规律。1 1、环形形计数器数器 首先确定是移存型计数器首先确定是移存型计数器 特点：特点：将高位输入接低将高位输入接低位输出，而且头尾相连。位输出，而且头尾相连。初始状态已确定，最低位置初始状态已确定，最低位置1 1，其余位置，其余位置0 0，用启动脉冲，用启动脉冲确定初始状态为，确定初始状态为，Q4Q3Q2Q1=0001特征方程：特征方程

8、：计数数顺序：序：Q4Q3Q2Q10 0 0 10 0 1 00 1 0 01 0 0 0计数特点：数特点：每个状态转换只有一位为每个状态转换只有一位为1环形计数器计数环形计数器计数M=触发器数触发器数。本例触发器为例触发器为4，所以叫四分频、，所以叫四分频、M4计数。输入四个脉冲计数。输入四个脉冲Q4输出一输出一个脉冲。个脉冲。符合移位寄存规律符合移位寄存规律Q4移移到到Q1,其余位左移一位。其余位左移一位。R4SR3SR2SR1SCP画状画状态转换图000100010010001001000100100010004级触发器共有级触发器共有16种状态，还有种状态，还有12种状态不能进入主循环

9、。种状态不能进入主循环。000000001111111100110011011001101100110010011001010101011010101001110111111011101011101111011101 缺点：缺点：死循环太多，有死循环太多，有2n-n个状态没用。要修改设计，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、会设方法不介绍，要求小规模电路会分析，中规模会应用、会设计。计。在计数脉冲在计数脉冲CP的作用下，的作用下，Q4移到移到Q1,其余位左移一位。其余位左移一位。2 2、扭、扭环形形计数器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

10、。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。在清在清0信号的作用下，初始状态为信号的作用下，初始状态为0，计数顺序计数顺序:CPQ4Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1/Q/Q4 40 01 12 23 34 45 56 67 70 0 0 0 0 0 1 11 10 0 0 0 1 1 11 1 10 0 0 0 10 0 0 0 10 0 1 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1 0 01 1 11 1 1 0 00 01 11 1 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 0特点：特点：输入八个脉输入八个脉Q4输出一个对称输出一个对称方波，所以是

11、八分频方波，所以是八分频n个触发器可以构成个触发器可以构成2n分频器分频器本例本例2X48缺点：缺点：用触发器较多，有用触发器较多，有2n-2n状状态没有使用。态没有使用。在计数脉冲在计数脉冲CP的作用下，的作用下，/Q4移到移到Q1,其余位左移一位。其余位左移一位。DQR1DQR2DQR3DQR4CP一、一、74195四位右移移位四位右移移位寄存器寄存器0 01 10 0寄存器在寄存器在CP执行并执行并入功能，将输入数据入功能，将输入数据同时送入寄存器。同时送入寄存器。Q0在在CP接收接收J、/K串串入信号，其余位右移入信号，其余位右移一位。一位。J/KQ0n+101Q000010/Q011

12、1D3D0:并行数据输入端并行数据输入端Q3Q0:并行数据输出端并行数据输出端1 10 01 1DRDDDRRR&11111D0D1D2D3CP1、74195逻辑符号逻辑符号2、74195功能表：功能表：J/KQ0n+101Q000010/Q0111 D0D1D2D3Q0Q1Q2Q374195M1M0Q0n+100保持保持01右移右移接收串入接收串入DSR10左移左移接收串入接收串入DSL11并入并入 1、逻辑符号符号2、功能表功能表功能选择功能选择D0D1D2D3Q0Q1Q2Q374194M1M0DSRDSL1 1、实现数数码串并串并变换串行输入串行输入并并行行输输出出串串并并转转换换410

13、译译码码器器38译译码码器器串行并行串行并行转换器器CPCP/CR/CRD DI IQ Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3Q Q4 4Q Q5 5Q Q6 60 00 0X X1 11 1D D0 02 21 1D D1 13 31 1D D2 24 41 1D D3 35 51 1D D4 46 61 1D D5 57 71 1D D6 68 81 1D D0 0D i i:7位串行数据输入位串行数据输入具有自动转换功能的具有自动转换功能的7位串位串并转换电路。并转换电路。片：D1接接0为标志码，为标志码，0移出移出去，表明一组串入数据去，表明一组串入数据已完成并出转换。已完成并出

14、转换。同时与其它并行数据输同时与其它并行数据输入端组成入端组成8位数据输入。位数据输入。由由于于输输入入是是7位位串串入入数数据据，因此输出只取因此输出只取7位。位。串并转换表：串并转换表：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将串入变为并出Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6D0D1D2D3Q0Q1Q2Q374195(1)01

15、D0D1D2D3Q0Q1Q2Q374195(2)并行串行并行串行转换器器CPQ10Q11Q12Q13Q20Q21Q22Q23S/L01234567实现并行数据输入，串行实现并行数据输入，串行数据输出。数据输出。并行输入数据由并行输入数据由7位并入数位并入数据据DI0DI6和标志位和标志位0组成组成8位位并入数据。并入数据。0 0DI0DI1DI3DI2DI4DI5DI610 0DI0DI1DI2DI3DI4DI5110 0DI0DI1DI2DI3DI41110 0DI0DI1DI2DI3DI0DI1DI2DI0DI1DI00 00 00 01110111111111111DI1DI2DI3DI

16、4DI5DI6DI011111101片片：J、/K=1,Q0接收接收1。并串转换表：并串转换表：在启动脉冲的作用下在启动脉冲的作用下:电路执行并行输入功能。电路执行并行输入功能。其余位向右移位其余位向右移位片片2的的Q3为串行输出端。为串行输出端。D0D1D2D3Q20Q21Q22Q2374195(2)DI I00DI I1DI I2DI I3DI I4DI I5DI I61&将并入变为串出D0D1D2Q10Q11Q12Q1374195(1)D32 2、实现任意模任意模值M M的的计数器数器 本章已学过本章已学过M=2n、M22n n,同步、异步小规模集成计同步、异步小规模集成计数器。数器。7

17、416074160、7416174161、74907490中规模集成同步、异步计数中规模集成同步、异步计数器。器。7419574195、7419474194同样也可以组成任意模值计数器。同样也可以组成任意模值计数器。74195组成任意模值计数器组成任意模值计数器,既具有计数器的特点又既具有计数器的特点又满足移位寄存规律。满足移位寄存规律。环形形计数器数器特点：头尾相连，特点：头尾相连，Q3J、/K。计数顺序：计数顺序：CPCPJ J/K/KQ Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3S/LS/L并入数据并入数据D0D3=011100 111XX01 111 01112 111 10113

18、111 11014 000 1111实现M4计数。计数特点：计数特点：每组输出只有一个每组输出只有一个0同样的计数电路，不同的预同样的计数电路，不同的预置状态，计数模值不同。置状态，计数模值不同。在启动脉冲作用下在启动脉冲作用下0 1 1 1D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3741951CP扭扭环计数器数器 特点：将最高位反码输出接串特点：将最高位反码输出接串行输入端行输入端,/Q3接输入接输入J、/K。并入数据并入数据D0D3=0111CPJ/KQ Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3S/L00 X X 011100 0011112 00 000113 00 000014 11 100

19、015 11 110016 11 111011111111110101078在启动脉冲的作用下，计数在启动脉冲的作用下，计数器初态为器初态为0111。当移位当移位/置位控制信号为置位控制信号为1时：时：在在CP作用下实现作用下实现M8计数。计数。计数顺序：计数顺序：注意：注意：凡是凡是计数器，必然构数器，必然构成一个循成一个循环状状态，否，否则不是不是计数器。数器。0 1 1 1D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3741951CP例：分析用例：分析用74195构成的移存型计数器是构成的移存型计数器是M几计数器？几计数器？Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0S/LS/LJ J/K/KQ

20、Q3 3n+1n+1Q Q2 2n+1n+1Q Q1 1n+1n+1Q Q0 0n+1n+10 000110100010001000111111111000001000001010111111111001100110100101XX01001001001101101101101101110000010000000 00000011111111 11111111D0D3并入接地状态转换表：状态转换表：M12移存型同步计数器移存型同步计数器D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3741951CP&注：注：状态转换表一定要返回初始状态，形成一个状态转换表一定要返回初始状态，形成一个闭合循环。中间过程不能出错，错一次后面全错，结闭合循环。中间过程不能出错，错一次后面全错，结果必然错误。果必然错误。前面分析电路是一个典型前面分析电路是一个典型的可编程移存型同步计数分频的可编程移存型同步计数分频器。只要改变并行输入数据，器。只要改变并行输入数据，就可以得到就可以得到M16以下任意计数以下任意计数分频器。见教材分频器。见教材P265表表D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3741951CP&