數(shù)字電路基礎(chǔ)D0503寄存器和移位寄存器

1、5.3寄存器和移位寄存器寄存器寄存器用于寄存一組二值代碼，一個(gè)觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二值代碼，所以用n個(gè)觸發(fā)器組成的寄存器能儲(chǔ)存一組n位二值代碼。圖5-3-l所示是由邊沿D觸發(fā)器組成的4位寄存器74LSl75的邏輯電路圖，其輸出狀態(tài)僅取決于CP上升沿到達(dá)時(shí)刻的輸入狀態(tài)。鎖存器由同步D觸發(fā)器組成的寄存器，稱為鎖存器。圖5-3-2所示是雙二位鎖存器74LS75的邏輯電路圖。時(shí)鐘信號(hào)端接入鎖存信號(hào)，鎖存信號(hào)沒到來時(shí)，輸出狀態(tài)隨輸入狀態(tài)的改變而變化(相當(dāng)于輸出直接接到輸入端，即所謂“透明”)，當(dāng)鎖存信號(hào)到達(dá)時(shí)，鎖存器輸出狀態(tài)保持鎖存信號(hào)跳變時(shí)的輸出狀態(tài)。寄存器和鎖存器雖然都能暫存數(shù)碼，但是由于采用了不同觸發(fā)

2、方式的觸發(fā)器，其適用范圍是不同的。移位寄存器移位寄存器不但具有寄存器的功能可以暫存數(shù)碼，還可以在移位脈沖的作用下數(shù)碼依次左移或右移。無論左移還是右移都是相對(duì)于電路結(jié)構(gòu)而言的。 1單向移存器圖5-3-3所示為由4個(gè)邊沿D觸發(fā)器組成的移位寄存器。觸發(fā)器間接移位方式串接，即每個(gè)觸發(fā)器的輸出端依次接到下一個(gè)觸發(fā)器的輸入端。假定輸人信號(hào)D為串行數(shù)碼，依次為1101，移位寄存器的初始狀態(tài)QoQ1Q2Q30000，第一個(gè)移位脈沖(時(shí)鐘脈沖)作用下，數(shù)值1存人Fo，F(xiàn)o的原有Qo(0)移至Fl，依次右移，即QOQlQ2Q31000；在第二個(gè)移位脈沖作用下，數(shù)值0存入Fo，依次右移，有QOQlQ2Q30100。

3、單向移位寄存器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表5-3-1所示。經(jīng)4個(gè)CP觸發(fā)，與CP同步的串行數(shù)碼“1101”，就由FO輸入端全部移人移存器。這時(shí)“1101”碼可以從QOQlQ2Q3端并行輸出；從而實(shí)現(xiàn)了將串行碼(時(shí)間先后碼)轉(zhuǎn)換成并行碼(空間位置碼)的串并轉(zhuǎn)換功能，即串入一并出功能。當(dāng)需要串行輸出時(shí)，則以Q3為串行輸出端，再經(jīng)4個(gè)移位脈沖，移存器中存入的4位數(shù)碼“1101”可由Q3端全部移出(輸出)，實(shí)現(xiàn)串入一串出功能，從而達(dá)到對(duì)串行碼延時(shí)的目的。單向移存器CC4015、CC4006以圖5-3-3為主干電路，可以實(shí)現(xiàn)串入一串并出功能。如果首先將四位數(shù)碼并行地置入移位寄存器的4個(gè)觸發(fā)器中，然后連續(xù)加入4個(gè)移

4、位脈沖，則移位寄存器里的4位代碼將從串行輸出端依次輸出，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的并入一串出功能。為便于擴(kuò)展邏輯功能和增加使用的靈活性，在定型生產(chǎn)的移位寄存器集成電路上又附加了數(shù)據(jù)并行輸入、并行輸出、異步置零等功能。圖5-3-4所示為4位并行單向移存器 74LSl95的邏輯電路圖和邏輯符號(hào)圖。由圖中可知： 端為異步清零端，負(fù)脈沖清零。 CP經(jīng)G2反相，所以各觸發(fā)器均由CP上升沿觸發(fā)。 DoD3為并行數(shù)碼輸入端；J、為串行數(shù)碼輸入端；Qo一Q3為并行輸出端，為末級(jí)的互補(bǔ)輸出端。為移位置數(shù)功能控制端。當(dāng)0時(shí)，與或門G5G8中右邊的與門開放，數(shù)據(jù)DoD3通過門G5一G8，在CP觸發(fā)后，分別存入各觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)并

5、行輸入功能。當(dāng)l時(shí)，與或門G5一G8在CP驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)右移和串行輸入功能. 數(shù)據(jù)由J、K端串行輸入。若將J與K端短接，并定為D端、則有因此，要輸入串行碼時(shí)，只需從J、的短接端D輸入即可。上述功能歸納如表5-3-2所示。下面通過例題分析74LSl95集成片的應(yīng)用。例531分析圖5-3-5邏輯功能。 2雙向移存器移存器不僅能進(jìn)行單方向移動(dòng)，通過控制信號(hào)，既能左移又能右移，構(gòu)成雙向移存器。圖 5-3-6所示74LSl94為雙向移存器的典型例子。DsR為右移輸入端，DsL為左移輸入端，S1、So 為工作方式控制端。其功能表如表5-3-3所示。 例5-3-2分析如圖5-3-7所示的由4位雙向移存器74L

6、Sl94構(gòu)成的分頻器的分頻系數(shù)。要求畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和時(shí)序圖。解 (略)與74LS194類似的產(chǎn)品還有8位雙向移存器74LSl94除了位數(shù)增加外，其他也與 74LSl94相同。例5-3-3分析圖5-3-9所示的程序分頻器，說明程序輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系。并畫出當(dāng)程序輸入A2 A1 Ao010時(shí)，Qo端對(duì)應(yīng)于CP的輸出波形。解: 74LSl38是38線譯碼器，它根據(jù)輸入數(shù)據(jù)A2Al Ao的不同，在對(duì)應(yīng)的輸出端子輸出低電平，其他輸出端子都輸出高電平。若程序輸入A2AlAo010，則譯碼器的輸出只有0，其他輸出都為“1”。假設(shè)加電后Qo隨機(jī)的穩(wěn)定在“0”態(tài)，則有SlSOl，74LSl98執(zhí)行并入操作，CP觸發(fā)后D7Do裝入Q7Qo，這時(shí)只有Q20。因Qo1，所以Sl0，SOl，芯片轉(zhuǎn)人右移操作，再經(jīng)兩個(gè)CP的推動(dòng)，使Q2的“0”移到QO，又有SlSO1，在CP觸發(fā)后，芯片再次裝入D7Do，Q2又為“0”，如此循環(huán)。有關(guān)動(dòng)作波形圖如圖5-3-10所示。當(dāng)程序輸入A2A1A0010時(shí)，電路完成對(duì)CP的三分頻功能。若使A2AlAO011，則Q30，這個(gè)”0”經(jīng)三次移位才能到達(dá)O，故完成四分頻。依此類推可列出電路功能表如表5-3-5所示。該電路可以按照程序輸入值的不同，完成