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1、第四节 寄存器与移位寄存器,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。,
2、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。,0,0,0,0,集成4D触发器74175逻辑图,D3,D2,D1,D0,CP,D3,D2,D1,D0,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。,当接收命令为1时：,设：D3D2D1D0=1010,1 0 1 0,1,1,0,0,0,1,1,在异步置0、1作用下，输出为1010，达到异步送数目的。,0,1,1,1,0,0,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
3、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。,二、移位寄存器,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
4、=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。,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,2、双向移位寄存器,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
5、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。,三、移存型计数器,画状态转换图,0001,0010,0100,1000,4级触发器共有16种状态，还有12种状态不能进入主循环。,0000,1111,0011,0110,1100,1001,0101,1010,0111,1110,1011,1101,缺点：死循环太
6、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:,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，
7、/Q4移到Q1,其余位左移一位。,D,Q,R,1,D,Q,R,2,D,Q,R,3,D,Q,R,4,CP,四、集成移位寄存器及其应用,一、74195四位右移移位寄存器,0,1,0,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。,D3D0:并行数据输入端,Q3Q0:并行数据输出端,1,0,1,D0,D1,D2,D3,CP,1、74195逻辑符号,2、74195功能表：,1、逻辑符号,2、功能表,功能选择,二、74194四位双向移位寄存器,应用举例：,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,
8、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,0,
9、1,串行输入Di,并行串行转换器,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。,0,DI0,DI1,DI3,DI2,DI4,DI5,DI6,1,0,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,1,1,0,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,1,1,1,0,DI0,DI1,DI2,DI3,DI0,DI1,DI2,DI0,DI1,DI0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI0,1,1,1,1,1,1,0,1,片：J、/K=1,Q0接收1。,并串
10、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。,1,&,启动脉冲,串行输出,将并入变为串出,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：,并入数据D0D3=0111,0,0,1,1,1,X,X,0,1,1,1,1,0,1,1,1,2,1,1,1,1,0,1,1,3,1,1
11、,1,1,1,0,1,4,0,0,0,1,1,1,1,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,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=0111,0,0,X,X,0,1,1,1,0,0,0,0,1,1,1,1,2,0,0,0,0,0,1,1,3,0,0,0,0,0,0,1,4,1,1,1,0,0,0,1,5,1,1,1,1,0,0,1,6,1,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,7,8,在启动脉冲的作用下，计数器初
12、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,例：分析用74195构成的移存型计数器是M几计数器？,0,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,1,0,0,1,0,1,X,X,0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,D0D3并入接地,状态转换表：,M12移存型同步计数器,注：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，结果必然错误。,前面分析电路是一个典型的可编程移存型同步计数分频器。只要改变并行输入数据，就可以得到M16以下任意计数分频器。见教材P265表,
