寄存器和移位寄存器

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯寄存器和移位寄存器 一、數(shù)碼寄存器 它僅僅用來(lái)臨時(shí)寄存二進(jìn)制信息。74LS451型四位數(shù)碼寄存器的內(nèi)部規(guī)律電路圖： 四個(gè)D觸發(fā)器組成，有反碼和原碼兩種碼輸出，D3D2D1D0是待寄存的數(shù)據(jù)輸入端，LE是寫(xiě)入數(shù)據(jù)掌握端，CR為清零端。電路的操作過(guò)程如下： 1. CR=1，寄存器清零Q3Q2Q1Q0=0000； 2. 放置好數(shù)據(jù)，如D3D2D1D0=1011； 3. 給寫(xiě)命令LE高電平，1011就寫(xiě)入觸發(fā)器中； 下圖是由8個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成的8位數(shù)碼寄存器，電路具有三態(tài)輸出，一個(gè)寫(xiě)入掌握和讀出掌握端。 這是一個(gè)CPU和RAM之間進(jìn)行信息讀取的硬件電路，CPU的地址低

2、二位A1、A0掌握373進(jìn)行數(shù)據(jù)存入或讀出，373作RAM的地址鎖存用。數(shù)據(jù)讀取詳細(xì)操作如下： 1)CPU地址A1A0=11，CPU的P1口送出一個(gè)數(shù)據(jù)，然后A1A0=00，這時(shí)CPU送出的數(shù)據(jù)被鎖存在373中，該數(shù)據(jù)成為RAM的讀寫(xiě)地址了； 2)CPU對(duì)該地址中的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行寫(xiě)入或讀出操作，當(dāng)CPU的A2=0，讀出RAM中的信息傳輸?shù)紺PU，當(dāng)A2=1時(shí)，CPU中的信息存入RAM； 二、移位寄存器 移位寄存器除能寄存二進(jìn)制信息以外，還能對(duì)存入的信息在時(shí)鐘脈沖的作用下進(jìn)行移位操作。 1. 單向移位寄存器 將寄存器中的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)單方向(向左或向右)移位操作。 四位右向移位寄存器規(guī)律電路。 電路的四

3、種操作模式： 串行輸入/輸出(SISO)：一位數(shù)據(jù)一個(gè)CP脈沖地依次存入，如存入D3D2D1D0=1011信息。 串行輸入/并行輸出(SIPO)：當(dāng)用四個(gè)CP脈沖存入1011信息后，Q3Q2Q1Q0=1011了，然后，可以從Q3Q2Q1Q0端一起輸出。 并行輸入/輸出(PIPO)：寄存器清零后，信息從并行輸入端通過(guò)寄存命令LE一次存入，存入后可以從 Q3Q2Q1Q0端一起輸出。 并行輸入/串行輸出(PISO)：并行存入數(shù)據(jù)后，依次加入CP脈沖，則數(shù)據(jù)就從串行輸出端依次輸出。從數(shù)據(jù)的凹凸位講：是高位數(shù)據(jù)依次向低位移位；所以，通常右移是指：高位數(shù)據(jù)依次向低位移位，即每移動(dòng)一位相當(dāng)于÷2(

4、×2-1)；而左移是指：低位依次向高位移位操作，即每左移一位相當(dāng)于×2； 2. 雙向移位寄存器 在掌握信號(hào)的掌握下，信息可以依次從右向左或從左向右存入并實(shí)現(xiàn)移位操作。雙向移位寄存器CC40194型的規(guī)律電路圖： 四個(gè)D 觸發(fā)器的D 端信息由四選一的選擇器打算。S2S1是四選一的地址掌握。S2S1=00，為保持；S2S1=01，右移；S2S1=10，左移；S2S1=11，并行存數(shù)；可以寫(xiě)出四個(gè)4/1的輸出函數(shù)關(guān)系式：如最高位1D3函數(shù)， 三、移位寄存器的應(yīng)用舉例 1. 數(shù)字延遲線 n位的移位寄存器連接成右移串行輸入模式,先在右移串行輸入端加一個(gè)高電平脈沖，CP上升沿到達(dá)后，將

5、高電平存入n位中的最高位，然后，經(jīng)過(guò)(n-1)個(gè)CP周期，該高電平消失在輸出Q0，實(shí)現(xiàn)了延遲的目的。 2. 產(chǎn)生序列脈沖 n位的移位寄存器連接成循環(huán)右移模式，如圖,并行輸入序列代碼數(shù)據(jù)后，該序列就在移位寄存器中循環(huán)移位，產(chǎn)生一系列脈沖。如以四位為例子，并行存入0110序列代碼后，序列脈沖波形如圖所示。 3. 構(gòu)成乘法器電路 乘法器的符號(hào)位用二個(gè)乘數(shù)的符號(hào)位異或?qū)崿F(xiàn)，所以，乘法用原碼運(yùn)算最便利。下面求乘法運(yùn)算時(shí)的算法。令被乘數(shù)為：，乘數(shù)為：。 兩數(shù)值部分相乘有： 式中的分別表示不移位、左移一位，二位， ，m-1位。這表明，乘積的數(shù)值等于被乘數(shù)左移和相加二部分操作完成。 二個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)乘法電路：

6、 4. 構(gòu)成除法器 時(shí)序規(guī)律電路的設(shè)計(jì)方法： 在前面用觸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器時(shí)，只要知道電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，在選定觸發(fā)器型號(hào)后，就可以設(shè)計(jì)出電路來(lái)，因此，畫(huà)出原始的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖是關(guān)鍵。所以，一般時(shí)序電路設(shè)計(jì)步驟如下： 一、進(jìn)行規(guī)律抽象，得出待設(shè)計(jì)電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。由題意確定輸入/輸出變量及電路所需要的狀態(tài)數(shù)。將狀態(tài)編號(hào)后，按題意畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 二、狀態(tài)化簡(jiǎn)。電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換數(shù)目越少時(shí)，設(shè)計(jì)出來(lái)的電路也越簡(jiǎn)。假如兩個(gè)狀態(tài)在輸入相同，輸出也相同時(shí)，稱這兩個(gè)狀態(tài)等價(jià)，這兩個(gè)狀態(tài)可以合并成為一個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)化簡(jiǎn)后，使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換圖最簡(jiǎn)。 三、狀態(tài)安排(狀態(tài)編碼)。由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中的狀態(tài)數(shù)，確定所需要的觸發(fā)器個(gè)數(shù)n，若狀態(tài)數(shù)M時(shí)，則觸發(fā)器個(gè)數(shù)為：，n個(gè)觸發(fā)器可以有個(gè)狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)安排(狀態(tài)編碼)方案不合理時(shí)，設(shè)計(jì)出來(lái)的電路會(huì)簡(jiǎn)單的多。通常，狀態(tài)安排以自然二進(jìn)制規(guī)律進(jìn)行安