移位寄存器 - 类型，应用程序

介绍

触发器可以存储单个二进制数据位，即1或0。但是如果我们需要存储多个数据位，我们需要多个触发器。由于单个触发器用于1位存储，因此连接n个触发器以存储n位数据。在数字电子技术中，寄存器是用来存储信息的设备。

触发器用于构建寄存器。寄存器是用于存储多个数据的触发器组。例如，如果计算机是存储16位数据，则​​需要一组16个触发器。寄存器的输入和输出可以根据要求是串行的或并行。

由寄存器存储的数据位系列被称为“字节”或“字”，其中字节是8位的集合，而字是16位(或2字节)的集合。

当串联连接多个触发器时，这种布置称为寄存器。存储的信息可以在寄存器内传输;这些称为“移位寄存器”。移位寄存器是一个顺序电路，存储数据并将其移向每个时钟周期上的输出。

基本移位寄存器为4种类型。他们是

• 串行输入串行输出移位寄存器
• 平行换档寄存器串行
• 串行移位寄存器中并行
• Parallel In Parallel Out移位寄存器

回到顶部

串行输入串行输出移位寄存器

该寄存器的输入以串行方式给​​出，即通过单个数据线另一个通过单个数据线进行一位，并且也串行收集输出。数据可以仅向左移动或仅移位右侧。因此，它在串行移位寄存器或SISO移位寄存器中称为串行。

随着数据从右键馈送到右侧，换档寄存器将数据位移至左侧。4位SISO移位寄存器由4个触发器组成，只有三个连接。

将位向左移位的寄存器称为“左移位寄存器”。

将位移到右侧的寄存器称为“移位右寄存器”。

示例:如果我们将数据1101传递给数据输入，移位后的输出将是0110。

这一个是四种类型中最简单的寄存器。当时钟信号连接到所有4个触发器时，串行数据连接到最左或右最触发器。第一触发器的输出连接到下一个触发器的输入等。移位寄存器的最终输出在最大的触发器上收集。

在上图中，我们看到右移位寄存器;从触发器的左侧输入串行数据。

在这种移位寄存器中，当时钟信号被应用，并给出串行数据时;按照输入数据的顺序，每次输出只有一个位可用。SISO移位寄存器的用途是充当临时数据存储设备。但SISO的主要用途是充当延迟元件。

回到顶部

平行换档寄存器串行

这个寄存器的输入是串行的，输出是并行的

除了要重置它们的时钟信号之外，还连接了清晰（CLR）信号，以便重置它们，并且串行数据在任一端连接到触发器（取决于换档留言或换档右寄存器）。第一触发器的输出连接到下一个触发器的输入等。所有触发器都与常用时钟连接。

与串行移位寄存器中的串行不同，在每个触发器上收集并行输出（SIPO）移位寄存器的串行输出。Q1，Q2，Q3和Q4分别是第一，第二，第三和第四触发器的输出。

串行在并行移位寄存器中的主要应用是将串行数据转换为并行数据。因此，它们用于通信线路，其中需要将数据线解复用成几个并行线。

回到顶部

串行移位寄存器中并行

对该寄存器的输入并行给出，即，数据被单独给出，每个触发器给出，输出在终端触发器的输出端中串行收集。

时钟输入直接连接到所有触发器，但输入数据在每个触发器的输入时通过MUX（多路复用器）单独连接到每个触发器。这里D1，D2，D3和D4是移位寄存器的各个并联输入。在此寄存器中，输出在串行中收集。

先前触发器和并行数据输入的输出连接到MUX的输入，并且MUX的输出连接到下一个触发器。串行（PISO）移位寄存器中的并行将并行数据转换为串行数据。因此，它们用于通信线路，其中多条数据线被多路复用成单个串行数据线。

回到顶部

并行输出移位寄存器

在这个寄存器中，输入是并行给出的，输出也是并行收集的。清除(CLR)信号和时钟信号连接到所有4个触发器。数据分别作为每个触发器的输入，以同样的方式，也从每个触发器分别收集输出。

上图示出了并行输出寄存器并联的4级。QA，QB，QC和QD是并联输出和PA，PB，PC和PD是各个并行输入。四个触发器中的任何一个之间没有互连。

一个并行进并行出(PIPO)移位寄存器被用作临时存储设备，也作为类似于SISO移位寄存器的延迟元件。

回到顶部

环形计数器

它是通过将第一触发器的输出连接到下一个触发器的输出来设计，并且最后一个触发器的输出再次连接到第一触发器作为输入，如反馈路径。所以这被称为“戒指柜台”。

第一触发器连接到高输入，即其输入用逻辑1预设，第一触发器的输出连接到第二触发器的输入，以此类推。

最后，将上一触发器的输出作为输入到第一触发器的输入。当我们将第一个时钟脉冲应用于该安排时;第二阶段输入变为1和静止输入为0.以这种方式，输入1绕环旋转。

回到顶部

其他类型的寄存器

除上面的寄存器类型外，我们还具有其他类型的寄存器。它们如下所示。

• 双向移位寄存器。
• 普遍的移位寄存器。

这些寄存器也在数字电子的许多应用中使用。

双向移位寄存器

如果我们将一个二进制数向左移动一个位置，这个操作相当于原始数乘以2。类似地，如果我们将一个二进制数向右移动一个位置，这个操作相当于原始数除以2。

因此，为了执行这些数学操作，我们需要一个可以在任一方向上移动比特的移位寄存器。这可以通过双向移位寄存器来实现。

上面提到的整套移位寄存器是单向移位寄存器，即它们仅向右或仅向左移动数据。

双向移位寄存器可以定义为“可以向右侧移动数据的寄存器”。该寄存器具有用于右移或左移的模式输入，每个用于输入和输出的时钟信号和两个串行数据线。

模式输入将控制左移和右移操作。如果模式输入是高(1)，那么数据将被右移。类似地，如果模态输入是低(0)，那么数据将被左移。使用D触发器的双向移位寄存器的电路如下所示。

输入串行数据连接在电路的两端（到和栅极1和8）。基于模式输入高或低，只有一个和门（1或8）处于活动状态。

当模式输入为高(Right / Left ' = 1)时，则串行数据路径为

AND1 - 或1 - FF 1 - Q1 - 和2 - 或2 - FF 2 - Q2 - 以及3 - 或3 - FF 3 - Q3 - 和4 - 或4 - FF 4 - Q4（串行数据）。

当模式输入低（右/左'= 0）时，串行数据路径是

AND8 - 或4 - FF 4 - Q4 - 和7 - 或3 - FF 3 - Q3 - 和6 - 或2 - FF 2 - Q2 - 以及5 - 或1 - FF 1 - Q1（串行数据）。

回到顶部

通用移位寄存器

通用移位寄存器可以定义为“可用于将数据移入数据的寄存器，左右，右侧，并且可以加载并行数据”。

这个寄存器可以执行以下三种类型的操作。

• 并行加载
• 左转
• 转向右转。

也就是说，通用移位寄存器既能并行存储数据，又能并行传输数据。以同样的方式，通过左移和右移操作，通过串行路径存储和传输数据。

简单地说，通用移位寄存器将以串行/并行方式加载数据，并将产生我们需要的输出，即串行/并行方式。它被称为通用移位寄存器，因为它可以用于左移位，右移位，串行到串行，串行到并行，并行到串行，并行到并行操作。

建设

观察通用移位寄存器的以下逻辑门表示。模式输入直接连接到MUX输入，并且反向模式输入（使用NOT GATE）连接到上级触发器的输入。

输入D1、D2、D3、D4并联，输出Q1、Q2、Q3、Q4并联采集。它有一个串行输入引脚将数据输入寄存器进行左移和右移。4位通用移位寄存器的逻辑图如下所示。

4位双向通用移位寄存器的电路图如下所示。

手术

• 模式输入连接到高（MODE = 1）;并行加载数据。并且对于串行转换，模式输入连接到低（Mode = 0）。
• 当模式引脚连接到地时，通用移位寄存器将作为双向移位寄存器工作。
• 要将数据转移到右侧，输入连接到第一个触发器的AND门1;通过串行输入引脚。
• 为了将数据向左移动，输入连接到最后一个触发器的AND门- 8;通过输入D。
• 当S0 = 0, S1 = 0时，通用移位寄存器将处于锁定状态，即不执行任何操作。
• 当S0 = 1且S1 = 0时，那么它会向右移动数据，即执行换档操作。
• 当S0 = 0和S1 = 1时，那么它会向右移动数据，即执行换档操作。
• 当S0 = 0和S1 = 0时，那么寄存器会导致并行负载操作。

• 通用移位寄存器将在上面所示的所有模式下运行，因为它们在输入端有4×1 MUX。

回到顶部

移位寄存器的应用

寄存器用于数字电子设备，如计算机

• 临时数据存储
• 数据传输
• 数据操作
• 计数器。

移位寄存器在计算机中用作存储单元。所有的数字系统都需要以一种高效的方式存储大量数据;在那里，我们使用像RAM和其他类型的寄存器这样的存储元素。

许多数字系统操作等划分，乘法是通过使用寄存器执行的。数据通过串行移位寄存器和其他类型传输。

计数器用作数字时钟，频率计数器，二进制计数器等。

• 串行In - 串行寄存器用于时间延迟。
• 串行进-并行出寄存器用于将数据从串行形式转换为并行形式。所以这些也被称为“串行到并行转换器”。
• 并行In-Serial Out寄存器用于将数据从并行形式转换为串行形式。因此，这些也称为“平行于串行转换器”。

延迟线

引入延迟线是换档寄存器最重要的使用。串行换档寄存器中的串行用于产生时间延迟到数字电路。可以通过使用以下公式来计算时间延迟。

Δt= n * 1 / fc

其中n表示阶段/触发器的数量/触发器，Fc表示时钟频率。

因此，输入脉冲在输出时延迟ΔT。在移位寄存器或时钟信号频率中控制触发器的时间延迟量。

回到顶部

常见的移位寄存器IC

一般移位寄存器可用于4000系列和7000系列集成电路。

4000系列集成电路

• IC 4006 18阶段移位寄存器。
• IC 4014 8级移位寄存器。
• IC 4015双4级移位寄存器。
• IC 4021 8位静态移位寄存器。
• IC 40104 4位双向并联/并行输出PIPO移位寄存器。
• IC 40195 4位通用移位寄存器。

7000系列IC.

• IC 7491 8位移寄存器，串行，串行，门控输入。
• IC 7495 4位移位寄存器，并行输入，并行输出，串行输入。
• IC 7496 5位并联/并行输出移位寄存器，异步预设。
• IC 7499 4位双向通用移位寄存器。
• IC 74164 8位并行串行移位寄存器，具有异步。
• IC 74165 8位串行移位寄存器，并联负载，互补输出。
• IC 74166并行加载8位移位寄存器。
• IC 74194 4位双向通用移位寄存器。
• IC 74198 8位双向通用移位寄存器。
• IC 74199 8位双向通用移位寄存器，具有j -非k串行输入。
• IC 74291 4位通用移位寄存器，二进制上/下计数器，同步。
• 带有三态输出的4位通用移位寄存器。
• IC 74498 8位双向移位寄存器，具有并行输入和三个状态输出。
• IC 74671 4位双向移位寄存器。
• IC 74673 16位串行进串行出移位寄存器与输出存储寄存器。
• IC 74674 16位并行进串行出移位寄存器，具有三状态输出。

在这些IC中，主要使用都是

• 串行并口出移位寄存器
• 74HC165平行串行输出换档寄存器
• 74HC 194 4位双向通用移位寄存器
• 74h198 8位双向通用移位寄存器

回到顶部