寄存器

简介: 移位寄存器不仅能寄存数码,还具有移位功能。移位是指在移位脉冲的控制下,触发器向左或向右的相邻位依次转移数码的处理方式。

一、寄存器

在数字电路中,常需要将数据或运算结果暂时存放起来。能够暂时存放二进制数据的电路称为寄存器。它由具有记忆功能的触发器和门电路构成。一个触发器只有0和1两个状态,只能存储1位二级制代码,n个触发器可以构成能存储n位二进制的寄存器。在时钟脉冲CP控制下,寄存器接收输入的二进制数码并存储起来。按照功能的不同,寄存器可分为数码寄存器和移位寄存器。


1.数码寄存器

数码寄存器具有接收、存储和清除原有数据的功能。


(1)电路组成

如图所示是一个由基本RS触发器和门电路组成的4位数码寄存器的逻辑电路图。4个RS触发器的复位端连接在一起,作为寄存器的清零端image.pngimage.png为寄存器的数据输入端,image.png是数据的输出端。

image.png

(2)工作过程

寄存器的工作分两步进行:


①寄存器前先清零


在接收数据前先在复位端加一个负脉冲(清零脉冲),把所有触发器置0,清零脉冲恢复高电平后,为接收数据做好准备。


②接收脉冲控制数据寄存


接收脉冲CP(正脉冲)到来,将与非门G0~G3打开,接收输入数码image.png。例如,若image.png=1101,则G3、G2、G1、G0输出为0010,各触发器被置成1101,即=1101,完成接收和寄存工作。


可以看出,上述寄存器在工作时,同时输入各位数码image.png,并同时输出各位数码image.png,这种数码输入、输出方式为并行输入、并行输出方式。


(3)对于数码寄存器的分析

优点:存储时间短、速度快。


缺点:停电后,所存储的数码便全部丢失。


2.移位寄存器

移位寄存器不仅能寄存数码,还具有移位功能。移位是指在移位脉冲的控制下,触发器向左或向右的相邻位依次转移数码的处理方式。


移位寄存器分为单向移位寄存器和双向移位寄存器。


(1)单向移位寄存器

①电路组成

如图所示为由JK触发器构成的4位单向右移寄存器。图中各触发器的J、K端均与相邻低位触发器的image.pngimage.png端连接,左边最低位的JK触发器FF0的K端串接一个非门后再与J端相连,作为接收外来数据的输入端,各个JK触发器的J与K总是处于相反状态,使JK触发器只具有置0和置1的功能。移位控制信号同时加到各触发器的CP端。

image.png

②工作过程

在CP下降沿作用下,待存数码送到FF0,其他各触发器的状态与CP作用前一瞬间低1位触发器的状态相同,即寄存器中的原有数码一次右移1位。


下面以存入数码1011为例,分析4位右移寄存器的工作过程,要寄存数码image.png=1011,一般先对寄存器清0,然后将被存放数码从高位到低位 按移位脉冲节拍依次送到image.png端,当第 一个CP上升沿到来时image.png=1,则image.png=0001;当第二个CP上升沿到来时,image.png=0,image.png=0010,经过四个移位脉冲后寄存器状态为image.png=1011。如图所示:

image.png

(2)集成双向移位寄存器

①74LS194芯片的实物和引脚排列

如图所示为74LS194芯片实物与其引脚排列:

image.png

image.png 是并行数据输入端;image.png是右移串行数据输入端,image.png是左移串行数据输入端。


image.png是寄存器并行数据输出端。


image.pngimage.png是双向移位寄存器的控制端。


②74LS194芯片的逻辑功能

如图所示:

image.png

由表可知,74LS194芯片具有如下逻辑功能:


保持功能:当image.png=image.png=0时,无论有无CP 作用时,寄存器中内容不变。


并行置数功能:当image.png =image.png =1时,在CP上升沿作用时,将数据输入端的数码并行送到寄存器中,使image.png=image.png


右移功能:当image.png=0、image.png=1 时,在移位控制信号CP上升沿作用时,寄存器中数码依次右移一位,且image.png将送到image.png


左移功能:当image.png=1、image.png=0 时,在CP上升沿作用时,寄存器中数码依次左移一位,且将image.png送到image.png


异步清零功能:当image.png=0时,直接清零,寄存器各位(image.png)均为0,不能进行置数和移位。只有当image.png=1时,寄存器允许工作。


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