巧用移位寄存器位指令实现流水线
基于PLC的装配流水线控制系统设计
基于PLC的装配流水线的控制系统设计摘要随着微电子技术和计算机技术的不断发展，PLC在处理速度、控制功能、通信能力及控制领域成为工业自动化领域中最重要、应用最广泛的控制设备之一，并已成为现代工业生产自动化的重要支柱。
对装配流水线的控制进行了分析设计，该系统主要引入了PLC编程控制器的控制方式，实现了对装配流水线的工作状态的在线监测和系统自动控制。
设计的控制系统具有较高的实用性，能够进行启动、移位、复位工作，较好地达到预期目标。
本次设计是装配流水线控制的模拟，主要是模拟流水线上产品所经加工过程的控制和生动的表示。
模拟主要流水线有四个操作过程（包括入库），传输带用四段指示灯表示，以指示灯的明暗来显示产品在运输这一状态。
分析控制对象我们选择用移位寄存器控制来实现控制目的，每隔5秒寄存器移位一次，从而控制相应操作的执行。
关键词：装配流水线，PLC,控制系统DESIGN OF CONTROL SYSTEM OF ASSEMBLY LINEBASED ON PLCABSTRACTWith the development of the microelectronics technology and computer technology, PLC in processing speed, control function, communication ability and control fields have new breakthrough. Become one of the most important control equipment in the field of industrial automation, the most widely used, and has become an important pillar of the modern industrial production automation.Control of the assembly line are analyzed and designed, the system is mainly introduced PLC control programming controller, realized the on-line monitoring system of assembly line and the working state of automatic control. Practical design of the control system has high, can start, shift work, reset, can reach the expected goal.The design is simulated assembly line controle, simulation is the main line of products through the control of process and the vivid representation. Simulation of main line is four operations (including storage), transmission belt with four indicates, to display the products in the transportation of this state to light shade. Analysis of the control object we choose to use the shift register control to achieve the control objective, every 5 seconds of shift register once, so as to control the corresponding operations.KEY WORDS: assembling line, plc, the control system目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 课题研究的背景 (2)1.2 课题研究的现状 (2)1.2.1 可编程控制器简介 (2)1.2.2 装配流水线简介 (4)1.3 课题研究的目的和意义 (5)1.4 方案设计与介绍 (6)第2章可编程控制器 (8)2.1 PLC的基本结构和各部分的作用 (8)2.2 PLC的工作原理 (9)2.2.1 输入刷新阶段 (9)2.2.2 程序执行阶段 (9)2.2.3 输出刷新阶段 (9)第3章硬件设计 (11)3.1 整体要求 (11)3.2 PLC机型选择 (11)3.2.1 S7-200 PLC特性 (12)3.2.2 S7-200主要功能模块介绍 (12)3.3 I/O接线图及地址分配 (13)3.4 主电路的设计 (15)第4章软件设计 (16)4.1 软件的组成及作用 (16)4.1.1 软件的分类 (16)4.1.2 应用软件的编辑语言 (16)4.2 工作流程图 (16)4.3 梯形图 (19)结论 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)附录 (29)前言本设计的目的是通过对装配流水线的PLC控制设计，进一步熟悉PLC 的概念、特点和控制原理。
移位寄存器的设计方法
移位寄存器的设计方法移位寄存器是数字电路中常用的一种元件，用于在计算机系统中进行数据的移位操作。
在数字系统中，移位操作是非常常见和重要的，通过移位操作可以实现数据的左移、右移、循环移位等功能。
移位寄存器的设计方法有很多种，可以根据具体的应用需求选择合适的设计方案。
首先，移位寄存器的设计需要考虑的一个重要因素是移位方向。
移位操作可以分为向左移位和向右移位两种。
在设计移位寄存器时，需要明确移位的方向，并根据具体的应用需求确定是向左移位还是向右移位。
通常情况下，可以通过控制信号来选择移位的方向，从而实现不同的功能。
其次，移位寄存器的设计还需要考虑移位的方式。
常见的移位方式包括逻辑移位和算术移位。
逻辑移位是指在移位过程中，移走的位置用零填充；而算术移位是指在移位过程中，移走的位置用原来的符号位填充。
在设计移位寄存器时，需要根据具体的应用需求选择适合的移位方式，从而实现所需的功能。
另外，移位寄存器的设计还需要考虑移位的位数。
移位可以分为单位移位、多位移位和循环移位等。
在设计移位寄存器时，需要确定移位的位数，并设计相应的电路来实现移位操作。
通常情况下，可以通过控制信号来指定移位的位数，从而实现不同精度的移位操作。
此外，移位寄存器的设计还需要考虑移位的速度和延迟。
移位寄存器的设计应该尽可能地减小移位操作的延迟，提高移位的速度，从而提高系统的性能。
在设计移位寄存器时，可以采用并行移位、流水线移位等技术来提高移位的速度，减小移位的延迟。
总的来说，移位寄存器的设计是数字电路设计中的一个重要课题，需要综合考虑移位方向、移位方式、移位位数、移位速度和延迟等因素。
通过合理的设计，可以实现高效、稳定的移位操作，从而满足不同应用场景的需求。
希望本文对移位寄存器的设计方法有所帮助，为读者在数字电路设计中的实践提供一些参考。
指令流水线的原理
指令流水线的原理
指令流水线是一种基于并行处理的计算机指令执行方法，通过将指令执行过程分为若干个互相独立的阶段，使得每个阶段可以同时处理不同的指令，从而提高计算机的执行效率。
指令流水线的原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 指令获取阶段：从存储器中获取将要执行的指令，并将其送入指令译码阶段。
2. 指令译码阶段：对获取的指令进行译码，确定指令类型和操作数，并将其送入执行阶段。
3. 执行阶段：根据指令类型和操作数进行相应的操作，如运算、移位、存储等。
4. 访存阶段：如果指令需要访问存储器，则进行存储器操作，如读取或写入数据。
5. 写回阶段：将执行结果写回到寄存器文件或存储器中。
以上是指令流水线的基本阶段，不同的指令流水线可能还包括其他特定的阶段，如乘法器阶段、除法器阶段等。
指令流水线的关键在于将指令执行过程分解为多个互相独立的阶段，并使得各个阶段可以同时进行。
这样可以避免指令之间的冲突，提高指令的并行度和处理效率。
同时，指令流水线还
可以通过插入空泡来解决可能出现的冲突和数据依赖问题，以保证指令的正确执行。
总之，指令流水线是一种有效提高计算机处理效率的方法，通过将指令执行过程分解为多个互相独立的阶段，实现指令的并行处理，从而加快指令的执行速度。
项目四PLC功能指令应用任务二装配流水线控制
项目四 PLC功能指令应用
任务二 装配流水线的控制
移位及循环移位指令均影响特殊存储器位 SM1.1 (溢出) 及SM1.0 (零) ：
SM1.1 的状态由每次移出位的状态决定，其结 果是最后移出位的值；
移位操作结果为0时， SM1.0 自动置位。 移位及循环移位指令应用如图4-19所示。 设执 行指令之前 AC0 = 0100 0000 0000 0001 , VW200 ＝ 1110 0010 1010 1101 。
器的最低位； N为移位寄存器的
长度，其最大值为64。N>0 时，
为正向移位，即从最低位向最高
位移位，N<0 时，为反向移位， 即从最高位向最低位移位。
SHRB DATA , S_BIT , N 图4-23移位寄存器指令
移位寄存器指令SHRB功能：当使能输入端 EN 有
效时，如果N > 0 ，则在每个 EN 的前沿，将数据输入
R
V0.0, 1
LPP
A
I0.2
EU
S
V0.0, 1
项目四 PLC功能指令应用
任务二 装配流水线的控制
网络3
LD I0.0
EU
LD Q0.7
ED
OLD
LD I0.1
EU
OLD
MOVB 1, MB0
网络4
LD I0.0
AN V0.0
A
T37
EU
LD I0.0
A
I0.2
EU
OLD
SLB MB0, 1
项目四 PLC功能指令应用
1. 移位指令
SLB OUT，N
字节左移
SLW OUT，N
字左移 (a) 左移位指令
PLC四组抢答器和装配流水线实验报告
装配流水线的模拟控制一、实验目的1、用 PLC构成装配流水线的控制系统..2、了解移位寄存器指令在控制系统中的应用及编程方法..二、实验内容实验箱上框中的 A～H 表示动作输出用 LED 发光二极管模拟 ;下框中的A、B、C、D、E、F、G、H 插孔分别接主机的输出点..传送带共有十六个工位;工件从 1 号位装入;分别在 A操作 1 、B操作 2 、C操作 3三个工位完成三种装配操作;经最后一个工位后送入仓库；其它工位均用于传送工件..四、实验控制要求1、启动按钮SB1、复位按钮 SB2、移位按钮 SB3 均为常OFF..2、启动后;再按“移位”后;按以下规律显示：D→E→F→G→A→D→E→F→G→B →D→E→F→G→C→D→E→F→G→H→D→E→F→G→A……循环;D、E、F、G 分别用来传送的;A 是操作 1;B 是操作 2;C 是操作3;H 是仓库..3、时间间隔为 1S..五、实验步骤方法一：1、连线①按照以上的I/O分配表连接好主机上的输入输出点..②输出端 1L、2L、3L插孔均连到外接电源的 COM插孔..③输入端 1M 插孔连到外接电源的COM插孔..④实验区的+24V插孔连到外接电源的+24V插孔..2、程序中用到的主要指令定时器TON;移位寄存器SHRB..3、输入程序代码并对其解释说明梯形图注：说明中内数字代表网络号;如1代表网络1..说明：按下启动按钮SB1→线圈I0.01得电闭合→M0.02置位→M0.03得电并保持..此时;按下移位按钮SB3;使I0.23得电闭合→M0.13置位..复位说明：按下复位按钮SB2;I0.12→M10.02复位;即保持为失电..说明：移位按钮SB3按下后;I0.24得电闭合→M0.44置位→M0.44得电并保持→启动定时器T375;开始定时;1秒时T376闭合→M0.36得电→M0.35失电;定时器T375复位→M0.36失电→M0.35得电;再次启动定时器T375;1秒时T376闭合→M0.36得电→M0.35失电……一直循环;也就是5和6构成了一个1秒钟自复位定时器;每1秒输出一个持续时间位1个扫描周期的时钟脉冲;即T375每1秒闭合1个扫描周期→M0.36每1秒闭合1个扫描周期..说明：M0.36每1秒闭合1个扫描周期→M0.37也每1秒闭合1个扫描周期→移位寄存器SHRB7每1秒移位一次输入数据为M0.17;即1;M10.07表示移位寄存器的最低位;21表示移位寄存器的长度为21;且为左移→首次执行SHRB7将输入数据1移入M10.07中;并移出移位寄存器的最高位..移出的数据被放置在溢出内存位SM1.1中..复位说明：M10.02复位→M10.07为0;使得所以的位全部为0;即全为失电状态;因而流水线不会工作..说明：①第一次执行移位寄存器指令使M10.07的值为1→M10.08得电→M0.18复位→M0.17也复位；同时M10.09得电→线圈Q0.39得电闭合;D灯亮..②第六次执行移位寄存器指令使M10.59的值为1→线圈Q0.39得电闭合;D灯亮..③第十一次执行移位寄存器指令使M11.29的值为1→线圈Q0.39得电闭合;D灯亮..④第十六次执行移位寄存器指令使M11.79的值为1→线圈Q0.39得电闭合;D灯亮..说明：①第二次执行移位寄存器指令使M10.110的值为1→线圈Q0.410得电闭合;E灯亮..②第七次执行移位寄存器指令使M10.610的值为1→线圈Q0.410得电闭合;E灯亮..③第十二次执行移位寄存器指令使M11.310的值为1→线圈Q0.410得电闭合;E灯亮④第十七次执行移位寄存器指令使M12.010的值为1→线圈Q0.410得电闭合;E灯亮..说明：①第三次执行移位寄存器指令使M10.211的值为1→线圈Q0.511得电闭合;F灯亮..②第八次执行移位寄存器指令使M10.711的值为1→线圈Q0.511得电闭合;F灯亮..③第十三次执行移位寄存器指令使M11.411的值为1→线圈Q0.511得电闭合;F灯亮..④第十八次执行移位寄存器指令使M12.111的值为1→线圈Q0.511得电闭合;F灯亮..说明：①第四次执行移位寄存器指令使M10.312的值为1→线圈Q0.612得电闭合;G灯亮..②第九次执行移位寄存器指令使M11.012的值为1→线圈Q0.612得电闭合;G灯亮..③第十四次执行移位寄存器指令使M11.512的值为1→线圈Q0.612得电闭合;G灯亮..④第十九次执行移位寄存器指令使M12.212的值为1→线圈Q0.612得电闭合;G灯亮..说明：①第五次执行移位寄存器指令使M10.413的值为1→线圈Q0.013得电闭合;A灯亮..②第十次执行移位寄存器指令使M11.114的值为1→线圈Q0.114得电闭合;B灯亮..③第十五次执行移位寄存器指令使M11.615的值为1→线圈Q0.215得电闭合;C灯亮..说明：①第二十次执行移位寄存器指令使M12.316的值为1→线圈Q0.716得电闭合;H灯亮..②第二十一次执行移位寄存器指令使M12.417的值为1→M0.117置位;移位寄存器进入下一次循环..4、调试运行程序5、实验结果与预期一样;符合控制要求..方法二：1、接线同方法一2、程序中用到的指令双字传送指令MOV_DW;定时器TON;双字左移指令SHL_DW..3、输入程序代码并对其解释说明梯形图说明：按下启动按钮SB1→线圈I0.01得电闭合→M0.02置位→M0.03得电并保持..此时;按下移位按钮SB3;使I0.23得电闭合→M0.13置位..复位说明：按下复位按钮SB2;I0.12→M10.02复位;即保持为失电..说明：①移位按钮SB3按下后;I0.24得电闭合→执行传送指令MOV_DW4;将立即数21传送给MD10;对MD10进行初始化;即MD10=00000001..与此同时;同方法一;5和6构成了一个1秒钟自复位定时器;每1秒输出一个持续时间位1个扫描周期的时钟脉冲;即T375每1秒闭合1个扫描周期→M0.36每1秒闭合1个扫描周期..②第二十一次执行双字左移指令使M11.44的值为1→进入下一次循环..说明：M0.36每1秒闭合1个扫描周期→M0.37也每1秒闭合1个扫描周期→字左移指令SHL_DW7每1秒移位一次→第一次移位使M13.08为1..说明：①第一次执行双字左移指令使M13.08为1;即M13.0得电→线圈Q0.38得电闭合;D灯亮..②第六次执行双字左移指令使M13.58的值为1→线圈Q0.38得电闭合;D灯亮..③第十一次执行双字左移指令使M12.28的值为1→线圈Q0.38得电闭合;D灯亮..④第十六次执行双字左移指令使M12.78的值为1→线圈Q0.38得电闭合;D灯亮..说明：①第二次执行双字左移指令使M13.19的值为1→线圈Q0.49得电闭合;E 灯亮..②第七次执行双字左移指令使M13.69的值为1→线圈Q0.49得电闭合;E 灯亮..③第十二次执行双字左移指令使M12.39的值为1→线圈Q0.49得电闭合;E灯亮④第十七次执行双字左移指令使M11.09的值为1→线圈Q0.49得电闭合;E灯亮..说明：①第三次执行双字左移指令使M13.210的值为1→线圈Q0.510得电闭合;F 灯亮..②第八次执行双字左移指令使M13.710的值为1→线圈Q0.510得电闭合;F灯亮..③第十三次执行双字左移指令使M12.410的值为1→线圈Q0.510得电闭合;F灯亮..④第十八次执行双字左移指令使M11.110的值为1→线圈Q0.510得电闭合;F灯亮..说明：①第四次执行双字左移指令使M13.311的值为1→线圈Q0.611得电闭合;G 灯亮..②第九次执行双字左移指令使M12.011的值为1→线圈Q0.611得电闭合;G灯亮..③第十四次执行双字左移指令使M12.511的值为1→线圈Q0.611得电闭合;G灯亮..④第十九次执行双字左移指令使M11.211的值为1→线圈Q0.611得电闭合;G灯亮..说明：①第五次执行双字左移指令使M13.412的值为1→线圈Q0.012得电闭合;A 灯亮..②第十次执行双字左移指令使M12.113的值为1→线圈Q0.113得电闭合;B灯亮..③第十五次执行双字左移指令使M12.614的值为1→线圈Q0.214得电闭合;C灯亮..说明：第二十次执行双字左移指令使M11.315的值为1→线圈Q0.715得电闭合;H 灯亮..4、调试运行程序5、实验结果与预期一样;符合控制要求..1、接线同方法一2、程序中用到的指令3、输入程序代码并对其解释说明梯形图4、调试运行程序5、实验结果与预期一样;符合控制要求..四组抢答器设计一、实验目的1、用PLC设计一个功能齐全的抢答器..2、掌握定时器的基本方法..3、掌握PLC 构成数码显示控制系统的设计方法 ..4、掌握赋值指令的既不让你用法..5、掌握利用移位指令构成循环控制的方法..二、实验内容运用所学知识设计一个带有主持人;复位;时间限制;几号选手抢答成功数码管显示的四组抢答器..四、实验控制要求1、开始抢答按钮SB9、复位按钮 SB8常为OFF..2、主持人按下开始抢答按钮SB9;数码管显示开始倒计时;选手开始抢答;若10秒内某位选手抢答成功;那么他所对应的抢答成功指示灯亮;同时数码管倒计时结束;数码管显示成功抢答选手号数;其他选手不能再抢答;直到主持人宣布下一轮抢答开始;并按下抢答开始按钮为止；若10秒都没人抢答;数码管倒计时到0;超时警告指示灯闪烁;四位选手均不能再不抢答;即使按下抢答按钮也无效;直到主持人宣布下一轮抢答开始;并按下抢答开始按钮..4、主持人按下复位按钮;四位选手均不能抢答;即使按下抢答按钮也是无效的只有主持人宣布开始;并按下开始抢答按钮后;选手才可抢答..5、抢答限时时间为10秒;主持人按下抢答按钮开始;数码管从9倒计时到0;抢答时间到并发出警告..五、实验步骤方法一：1、连线①按照以上的I/O分配表连接好主机上的输入输出点..②输出端 1L、2L、3L插孔均连到外接电源的 COM插孔..③输入端 1M 插孔连到外接电源的COM插孔..④数码管的COM插孔连到外接电源的COM插孔..⑤实验区的+24V插孔连到外接电源的+24V插孔..2、程序中用到的主要指令双字传送指令MOV_DW;定时器TON;双字左移指令SHL_DW3、输入程序代码并对其解释说明梯形图注：说明中内数字代表网络号;如1代表网络1..说明：主持人宣布抢答开始并按下抢答开始按钮SB9后→I0.59得电→Q0.59得电闭合→Q0.51也得电闭合..此时;四位选手可按下对应按钮开始抢答..若1号抢答成功→I0.01得电Q1.51已得电;Q0.01得电并自锁使其保持;同时与其他选手互锁;即使此时其他选手按下抢答按钮也无效;并将结果存储到M0.01中;L1灯亮；若2号抢答成功→I0.12得电Q1.51已得电;Q0.12得电并自锁使其保持;同时与其他选手互锁;即使此时其他选手按下抢答按钮也无效;并将结果存储到M0.02中;L2灯亮；若3号抢答成功→I0.23得电Q1.51已得电;Q0.23得电;并自锁使其保持;同时与其他选手互锁;即使此时其他选手按下抢答按钮也无效;并将结果存储到M0.23中;L3灯亮；若4号抢答成功→I0.33得电Q1.51已得电;Q0.34得电并自锁使其保持;同时与其他选手互锁;即使此时其他选手按下抢答按钮也无效;并将结果存储到M0.34中;L4灯亮..说明：四位选手任意一位抢答成功;立刻让M10.05开始的32位置0..说明：主持人按下复位按钮SB8;I0.46得电→Q0.4得电闭合→复位指示灯L8亮;同时使M10.06开始的32位置0..说明：SM0.1初次扫描为1;此网络用于对MD107开始的32为地址初始化全部为0..说明：主持人按下开始抢答按钮SB9;I0.58得电;把1赋给MD10..说明：主持人按下开始抢答按钮SB9;I0.59得电→启动限时定时器T379;定时为10秒；同时Q1.59得电闭合;开始抢答指示灯L9亮..当复位按钮SB8按下时; Q1.59得电闭合;开始抢答指示灯L9灭;复位..说明：Q1.510得电闭合时;将其存储到M0.5中..说明：M0.510为1;即主持人宣布开始抢答→M0.511也为1;启动定时器T3811;定时为1秒..说明：T3811定时时间到→T3812打开并存储到M0.412;同时双字左移指令XHL_DW12开始执行..同时;M0.411失电→T3811复位→T3812失电→M0.412失电→T3811复位……一直循环;也就是构成了一个1秒钟自复位定时器;每1秒输出一个持续时间位1个扫描周期的时钟脉冲;即T3811每1秒闭合1个扫描周期→M0.412每1秒闭合1个扫描周期..说明：限时定时器T379定时到10秒时;T3713闭合;并将结果存储到M1.0;与四位选手抢答成功线圈互锁..说明：限时到10秒时;M1.014得电闭合;通过SM0.514输出到Q1.614;使超时警告等L8闪烁..说明：网络18到网络21是数码管显示情况;当某位选手抢答成功时显示对应的选手号;具体显示方法是点亮数码管对应的段;如：1号选手抢答成功;显示1;需要点亮数码管的B段和C段;即使Q0.6和Q0.7得电即可；主持人宣布开始抢;还没有选手抢答;数码管需显示倒计时数字;同样的方法;需要点亮数字几;就将其是对应的段都点亮;如：显示9;需点亮A、B、C、D、F、G段;只需让Q0.6 、Q0.7、Q1.1、Q1.2、Q1.4、Q1.5得电即可;所不同的是每隔1秒要显示当前显示数字减1的数;这个是通过1秒自复位定时器T3811和双字左移指令SHL_DW完成的;每隔1秒通过双字左移指令SHL_DW使MD10开始的32位地址得到新的值;也就对应点亮数码管不同的段;达到显示的目的..4、调试运行程序5、实验结果与预期一样;符合控制要求..。
按位异或的流水线设计
按位异或的流水线设计
按位异或是一种常见的逻辑运算,可以用于数据加密和校验等领域。
流水线设计可以提高异或操作的效率,下面是一种可能的按位异或流水线设计：
1. 输入寄存器：将输入的两个操作数存放在两个寄存器中,准备进行异或操作。
2. 异或电路：将两个输入操作数进行异或运算,将结果缓存在一个寄存器中。
3. 等待阶段：等待异或运算完成,确保下一个运算不会影响上一个运算。
4. 输出寄存器：将异或运算的结果存放在输出寄存器中,等待输出。
这个简单的异或流水线设计可以扩展到任意位数的操作数。
在每个阶段都可以使用并行计算技术,以提高异或运算的效率。
同时,还可以采用流水线重定向技术,减少等待阶段的时间,以进一步提高异或运算的速度。
实验五 移位寄存器及其应用
实验五移位寄存器及其应用一、实验目的1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。
2、熟悉移位寄存器的应用—实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。
二、实验原理1、移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。
既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。
根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。
本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图5－1所示。
图5－1 CC40194的逻辑符号及引脚功能其中D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；S R为右移串C为直接无条件清零端；行输入端，S L为左移串行输入端；S1、S0为操作模式控制端；RCP为时钟脉冲输入端。
CC40194有5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移(方向由Q0→Q3)，左移（方向由Q3→Q0），保持及清零。
S1、S0和R C端的控制作用如表5－1。
表5－12、移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器；顺序脉冲发生器；串行累加器；可用作数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。
本实验研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串、并行转换。
(1)环形计数器把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可以进行循环移位，如图5－2所示，把输出端Q3和右移串行输入端S R 相连接，设初始状态Q0Q1Q2Q3＝1000，则在时钟脉冲作用下Q0Q1Q2Q3将依次变为0100→0010→0001→1000→……，如表5－2所示，可见它是一个具有四个有效状态的计数器，这种类型的计数器通常称为环形计数器。
图5－2 电路可以由各个输出端输出在时间上有先后顺序的脉冲，因此也可作为顺序脉冲发生器。
电路中的移位寄存器及其应用
电路中的移位寄存器及其应用电路中的移位寄存器是一种重要的数字逻辑元件，它可以实现数据的移动和存储功能。
通过移动数据位，可以在电路中实现各种有趣的应用，从而扩展数字逻辑的功能。
在本文中，我们将探讨移位寄存器的原理、分类以及一些实际应用。
移位寄存器是一种特殊的寄存器，它可以用来存储和移动一串二进制数据。
它由一组触发器构成，每个触发器代表一个二进制位。
这些触发器可以分为串行和并行两种类型。
串行移位寄存器是将数据位顺序连接在一起形成一个串行的数据路径。
当时钟信号到来时，数据位会按照顺序依次移动。
最常见的是移位寄存器的左移和右移操作，左移时数据位向左移动一位，右移时数据位向右移动一位。
当移出的数据位被丢弃时，新的数据位会从移入端进入寄存器。
串行移位寄存器的优点是结构简单，占用空间小，但是移位速度较慢。
并行移位寄存器是将数据位同时移动的一种寄存器。
它的结构比串行移位寄存器复杂，需要更多的触发器来实现。
并行移位寄存器可以同时移动多个数据位，因此移位速度较快。
在并行移位寄存器中，移位操作是通过输入信号来控制的。
通过控制输入信号的状态，可以实现不同的移位模式，如循环移位、位反转等。
移位寄存器在数字逻辑中有着广泛的应用。
其中，最常见的应用是数据的存储与传输。
通过移位寄存器，可以将数据从一个地方传输到另一个地方，实现数据的存储和传递。
移位寄存器还可以用于实现数据的压缩和解压缩。
例如，在图像处理中，可以使用移位寄存器将图像数据进行压缩，从而减小图像文件的大小，并且可以在需要时恢复原始图像。
此外，移位寄存器还可以用于实现密码算法。
通过将数据进行移位和混合，可以实现数据的加密和解密，保证数据的安全性。
除了上述应用外，移位寄存器还被广泛用于时序控制电路中。
时序控制电路是一种通过控制信号来实现特定操作顺序的电路。
移位寄存器可以用于存储各种控制信号，并根据时钟信号的到来按照特定的顺序输出这些信号。
通过移位寄存器的组合和控制信号的变化，可以实现复杂的时序控制功能，如状态机和序列识别等。
移位寄存器指令的使用方法
移位寄存器指令的使用方法
移位寄存器指令是指一类用于对寄存器储存的二进制数进行移位的指令，包括逻辑位移和算数位移两种方式。
逻辑位移指令包括左移指令（SHL）和右移指令（SHR）。
左移指令将寄存器中的二进制数向左移动一位，相当于将该数乘以2；右移指令将寄存器中的二进制数向右移动一位，相当于将该数除以2。
使用方法如下：
- SHL 寄存器，位数：向左移位数位
- SHR 寄存器，位数：向右移位数位
其中“寄存器”为要进行移位的寄存器名，“位数”为要移动的位数。
例如，要将AX寄存器中的数左移4位，可以编写指令“SHL AX，4”。
算数位移指令包括带符号左移指令（SAL）和带符号右移指令（SAR）。
带符号左移指令将寄存器中的二进制数向左移动一位，右端补0，相当于将该数乘以2；带符号右移指令将寄存器中的二进制数向右移动一位，左端用原先最高位的值填充，相当于将该数除以2。
使用方法与逻辑位移指令相同，只需要将指令中的SHL和SHR改为SAL和SAR即可。
例如，要将AX寄存器中的数带符号右移3位，可以编写指令“SAR AX，3”。
S7-200 PLC移位寄存器器指令
硬件设计：
I/O分配
输入：
输出：
I0.1:启动按钮
Q0.0: 接触器KM1
I0.0:停止按钮（常闭） Q0.1: 接触器KM2
Q0.2: 接触器KM3
Q0.3: 接触器KM4
软件设计：
起动按钮
停止按钮 停止时是断开的
注意：N为负值表示右移位，输入数据移入 移位寄存器的最高位中， 并移出最低位（S_BIT）。
移位寄存器指令
• 指令将一个数值移入移位寄存器中。使用该指令，每个 扫描周期，整个移位寄存器移动一位。
• 移位寄存器指令把输入的DATA数值移入移位寄存器。 其中S—BIT指定移位寄存器的最低位，N指定移位寄存 器的长度和移位方向（正向移位=N，反向移位=－N） 。
• SHRB指令将移出的每一位都被放入溢出标志位(SM1.1） 中。
• 这条指令的执行取决于最低有效位（S_BIT）和由长度 (N)指定的位数。
移位寄存器指令
1. 功能： SHRB将DATA数值移入移位寄存器，并可 以指定移位寄存器的长度和移位方向的移位指令。
2.其指令格式如图
SHRB DATA，S-BIT，N
3.指令说明： 1） EN：能输入端 ，连接移位脉冲信号，每次使能有效时，
• PLC实际上就是工业控制计算机。它具有计算机 控制系统的功能，例如算术逻辑运算、程序流控制 、通信等等极为强大的功能。这些功能通常是通过 功能指令的形式来实现的。
• 功能指令（Function Instruction）又称为应用指 令，它是指令系统中应用于复杂控制的指令。功能 指令包括：数据处理指令、算术逻辑运算指令、表 功能指令、转换指令、中断指令、高速处理指令等 等。
• 这些功能指令实际上是厂商为满足各种客户的特殊 需要而开发的通用子程序。
寄存器，移位寄存器的电路原理以及verilog代码实现
寄存器，移位寄存器的电路原理以及verilog代码实现寄存器：⽤以存放⼆进制代码的电路，下图为由维特阻塞D触发器组成的4位数码寄存器：逻辑功能分析：1.异步端CR置0时，输出置0；2.同步并⾏置数：D0~D3为4个输⼊代码，当CP上升沿到达时，D0~D3被同时并⾏置⼊。
3.在置数端为1，CP端为0时，保持不变。
2.移位寄存器：具有存放数码和使数码逐位右移或左移的电路称为移位寄存器。
移位寄存器按照不同的分类⽅法可以分为不同的类型。
如果按照移位寄存器的移位⽅向来进⾏分类，可以分为左移移位寄存器、移位寄存器和双向移位寄存器等；如果按照⼯作⽅式来分类，可以分为串⼊/串出移位寄存器、串⼊/并出移位寄存器和并⼊/串出移位寄存器等。
以下为异步清零的4位并⼊串出移位寄存器（输⼊为并⾏数据，输出为串⾏数据）module reg_bc(clk,clr,din,dout);input clk,clr; // 输⼊时钟端，清零端（⾼电平有效）input[3:0] din; // 数据输⼊端output dout; // 数据输出端reg[1:0] cnt;reg[3:0] q;reg dout;always@(posedge clk) // 时钟上升沿触发begincnt<=cnt+1; //cnt ⾃加 1if(clr) // 判断清零信号是否有效beginq<=4'b0000; //q 置置 0endelsebeginif(cnt>0) // 判断 cnt 是否⼤于 0beginq[3:1]<=q[2:0]; //q 中的值向左移 1 位endelse if(cnt==2'b00) // 判断 cnt 是否为 0beginq<=din; //把把 din 的值赋予 qenddout<=q[3]; //把把 q 的最⾼位输出endend。
巧用西门子S7—200移位寄存器指令实现顺序控制的编程
巧用西门子S7—200移位寄存器指令实现顺序控制的编程摘要随着工业自动化水平日益提高，众多工业企业均面临着传统生产线的改造和重新设计问题。
本文以工程中机械手动作流水线操作为例，巧妙利用S7-200PLC移位寄存器位（SHRB）指令实现流水线的动作控制。
这种编程方法可以代替顺序控制继电器（SCR）指令来编写相应的顺序控制程序。
笔者在教学过程中，用一个机械手动作的模拟实验箱来编程和调试，通过指导学生进行外部接线，编程、下载和程序调试，使得学生熟练该指令在顺序控制中的应用。
关键词顺序控制编程；移位寄存器指令中图分类号TN914 文献标识码 A 文章编号1673-9671-（2012）112-0106-021 移位寄存器指令功能与指令格式移位寄存器指令是可以指定移位寄存器的长度和移位方向的移位指令。
该指令将DATA数值移入移位寄存器，其指令格式如图1所示。
EN为使能输入端，连接移位脉冲信号，每次使能有效时，整个移位寄存器移动1位。
DATA为数据输入端，连接移入移位寄存器的二进制数值，执行指令时将该位的值移入寄存器。
S_BIT指定移位寄存器的最低位。
N指定移位寄存器的长度和移位方向，移位寄存器的最大长度为64位，N为正值表示左移位，N为负值表示右移位。
图1 移位寄存器指令格式2 移位寄存器指令在顺序控制编程中的应用2.1 控制面板如图2试验箱面板中的YV1（下降电磁阀）、YV2（加紧电磁阀）、YV3（上升电磁阀）、YV4（右行电磁阀）、YV5（左行电磁阀）、HL（原位指示灯）分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5；SB1、SB2分别接主机的输入点I0.0、I0.5；SQ1（下限位开关）、SQ2（上限位开关）、SQ3（右限位开关）、SQ4（左限位开关）分别接主机的输入点I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。
上图中的启动、停止用动断按钮来实现，调试程序时限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。
计算机流水线原理
计算机流水线原理
计算机流水线原理是一种操作指令的执行方式，通过将指令的执行过程划分为多个不同的阶段，使多个指令可以同时在不同阶段执行。
这样可以极大地提高计算机的运行效率。
计算机流水线原理的核心是将指令的执行过程划分为取指、译码、执行、访存和写回等多个阶段，并将不同指令按照顺序执行的方式，同时投入到流水线中。
在流水线中，每个阶段都可以同时执行不同指令的对应任务，这样多个指令可以同时在不同阶段执行，从而实现指令级并行。
流水线原理的关键是如何解决数据相关、控制相关和结构相关等问题。
在数据相关方面，可以通过流水线插入气泡或使用转发等技术来解决。
在控制相关方面，可以使用分支预测等技术来提高预测准确性。
在结构相关方面，可以通过增加硬件资源或采用冲突检测等技术来解决。
通过合理设计和优化流水线结构，可以充分发挥并行计算的潜力，提高计算机的运行速度和效率。
移位寄存器指令
（2）I/O分配 输入 （常开）起动按钮：I0.0 （常闭）停止按钮：I0.1
输出 L1：Q0.0 L5、L9： Q0.4 L2：Q0.1 L6、L10：Q0.5 L3：Q0.2 L7、L11：Q0.6 L4：Q0.3 L8、L12：Q0.7
M10.0
Q0.7
Q0.6
Q0.5
Q0.4
Q0.3
Q0.2
Q0.1
Q0.0
DATA
I0.0 M1.0 M1.T37（M10.0）延时0.5s导通一个扫描周期
T37 IN +5 PT TON
数据输入端 M10.0
第八个脉冲到来时M11.0置位为1，同时通过与 T37并联的M11.0常开触点使M10.0置位为1
3. 移位寄存器指令
• （2）DATA和S-BIT的操作数为I, Q, M, SM, T, C, V, S, L 。 • 数据类型为：BOOL变量。 • N的操作数为VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, 常量。 • 数据类型为：字节。
【例5-6】移位寄存器应用举例。
时序图
M0.0 EN M10.0 M10.1 +8 M10.1 M10.2 M10.3 M10.4 M10.5 M10.6 M10.7 M11.0 I0.1
SHRB
ENO
DATA S_BIT N
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 M10.1 R 8
3. 移位寄存器指令（SHRB）
SHRB DATA，S-BIT，N
3. 移位寄存器指令（SHRB）
（1）移位寄存器指令SHRB将DATA数值移入移位 寄存器。 EN为使能输入端，连接移位脉冲信号，每次使 能有效时，整个移位寄存器移动1位。DATA为数据 输入端，连接移入移位寄存器的二进制数值。 S_BIT指定移位寄存器的最低位。 N：移位寄存器的长度和移位方向，移位寄存 器的最大长度为64位，N为正值表示左移位，输入 数据（DATA）移入移位寄存器的最低位 （S_BIT），并移出移位寄存器的最高位。
(完整word版)MIPS流水线CPU的verilog实现
一、实验目的1.了解提高CPU性能的方法。
2.掌握流水线MIPS微处理器的工作原理。
3.理解数据冒险、控制冒险的概念以及流水线冲突的解决方法。
4.掌握流水线MIPS微处理器的测试方法。
二、实验任务设计一个32位流水线MIPS微处理器，具体要求如下：1.至少运行下列MIPS32指令。
（1）算术运算指令：ADD、ADDU、SUB、SUBU、ADDI、ADDIU。
（2）逻辑运算指令：AND、OR、NOR、XOR、ANDI、ORI、XORI、SLT、SLTU、SLTI、SLTIU。
（3）移位指令：SLL、SLLV、SRL、SRLV、SRA。
（4）条件分支指令：BEQ、BNE、BGEZ、BGTZ、BLEZ、BLTZ。
（5）无条件跳转指令：J、JR。
（6）数据传送指令：LW、SW。
（7）空指令：NOP。
2.采用5级流水线技术，对数据冒险实现转发或阻塞功能。
3.在XUP Virtex-Ⅱ Pro 开发系统中实现MIPS微处理器，要求CPU的运行速度大于25MHz。
三、实验原理1.总体设计流水线是数字系统中一种提高系统稳定性和工作速度的方法，广泛应用于高档CPU的架构中。
根据MIPS处理器的特点，将整体的处理过程分为取指令（IF）、指令译码（ID）、执行（EX）、存储器访问（MEM）和寄存器会写（WB）五级，对应多周期的五个处理阶段。
如图3.1所示，一个指令的执行需要5个时钟周期，每个时钟周期的上升沿来临时，此指令所代表的一系列数据和控制信息将转移到下一级处理。
图3.1 流水线流水作业示意图由于在流水线中，数据和控制信息将在时钟周期的上升沿转移到下一级，所以规定流水线转移变量命名遵守如下格式：名称_流水线级名称例如：在ID级指令译码电路（Decode）产生的寄存器写允许信号RegWrite在ID级、EX级、MEM级和WB级上的命名分别为RegWrite_id、RegWrite_ex、RegWrite_mem和RegWrite_wb。
三菱PLC实训六 装配流水线
实训六装配流水线
一、实训目的
了解移位寄存器在控制系统中的应用及针对位移寄存器指令的编程方法。
二、实训原理
使用移位寄存器指令（SFTR、SFTL），可以大大简化程序设计。
移位寄存器指令的功能如下：若在输入端输入一连串脉冲信号，在移位脉冲作用下，脉冲信号依次移到移位寄存器的各个继电器中，并将这些继电器的状态输出。
其中，每个继电器可在不同的时间内得到由输入端输入的一连串脉冲信号。
三、控制要求
在本实验中，传送带共有十六个工位。
工件从1号位装入，依次经过2号位、3号位……16号工位。
在这个过程中，工件分别在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三个工位完成三种装配操作，经最后一个工位后送入仓库。
注：其它工位均用于传送工件。
四、装配流水线模拟控制的实训面板图
图中左框中的A～H表示动作输出（用LED发光二极管模拟），右侧框中的A～G 表示各个不同的操作工位。
六、梯形图参考程序
略。
流水线操作技术
第十一讲流水线操作技术一、流水线操作二、延迟分支转移的流水线图三、条件招待指令的流水线图：四、双寻址存储器的流水线冲突五、流水线的冲突问题指令字、单字指令、双字指令、多字指令：指令字：表征指令的二进制代码，由操作码和操作数组成单字指令：由16位二进制代码表示的指令（1个字）双字指令：由32位二进制代码表示的指令（2个字）多字指令：由n*16位二进制代码表示的指令（n个字）说明：1）执行一条单字指令至少需要1个指令周期（6个机器周期）2）执行一条双字至少指令需要2个指令周期3）程序执行时只能依次取出一个指令字，不能同时取出两个指令字1）一般在一条指令中操作码占8位，其余为操作数位2）若操作数不超过8位则为单字指令，否则为双字指令或多字指令3）立即数寻址为单字（立即数为3、5、8位），双字（9、16位）4）绝对地址寻址为双字指令5）累加器寻址为单字（*ARx)或双字(#lk)指令6）直接寻址为单字指令7）间接寻址为单字指令9）存储器映象寄存器寻址为单字指令10）堆栈寻址为单字指令双操作数间接寻址的指令格式：单字指令机器周期、指令周期、1个机器周期1个指令周期基于流水线的存储器访问：二、延迟分支转移的流水线图：取出要转移的地址完成转移知道要转移得到转移的地址将要转移的地址加载PAB执行转移只需2个周期实现转移浪费2个周期开始执行转移实际使用4个周期1）被冲洗掉的两个单周期指令并不占用转移后指令的执行阶段，它们刚好是在各级错开的。
2）在6级流水线中执行双字分支转移转移指令必须要4个机器（即4个指令周期）周期才能完成，在满流水线中执行相当于只占用2个指令周期（机器周期），另外2个周期可用于完成两条单周期指令或一条双周期指令的执行。
3）采用延迟分支转移指令可利用转移指令后的两个周期，即在延迟分支转移指令后安排两条单周期或一条双周期指令，该指令不能是分支或重复指令。
4）具有延迟操作功能的指令有：BD FBD BACCD FBACCD BANZD CALLD CALLD FCALLD FCALLD RETD FRETD RETED FRETED RETFD FRETD CCD RCD例3-9 在完成R=（x+y)*z操作后转移至next r的程序段有两种编写方式：利用普通分支转移指令BLD @ x , AADD @ y , ASTL A , @ sLD @ s , TMPY @ z , ASTL A , @ RB next共8个指令字，10个指令周期利用延迟分支转移指令BD LD @ x , AADD @ y , ASTL A , @ sLD @ s , TBD nextMPY @ z , ASTL A , @ R共8个指令字，8个指令周期利用普通分支转移指令B LD @ x , A ADD @ y , ASTL A , @ sLD @ s , T MPY @ z , ASTL A , @ RB next共8个指令字，10个指令周期LD @ x , AADD @ y , ASTL A , @ sLD @ s , TMPY @ z , ASTL A , @ RB next完成转移1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15LD @ x , AADD @ y , ASTL A , @ sLD @ s , TMPY @ z , ASTL A , @ RBD next完成转移1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15利用延迟分支转移指令BD LD @ x , A ADD @ y , A STL A , @ s LD @ s , T BD next MPY @ z , A STL A , @ R 共8个指令字，8个指令周期三、条件招待指令的流水线图：条件招待指令：XC n , cond [ , cond , [ ,cond ]]求解条件决定后面指令是否执行1）条件执行指令是一条单字单周期指令，比条件跳转指令快。