寄存器和移位寄存器
寄存器的原理
寄存器的原理寄存器是用来存放二进制数码的逻辑部件，在计算机和数字电路中应用广泛。
寄存器存放数码的方式有并行和串行两种。
并行方式是数码各位从各对应位输入端同时输入到寄存器中；串行方式是数码从一个输入端逐位输入到寄存器中。
寄存器取出数码的方式也有并行和串行两种。
并行方式是指被取出的数码在各对应位输出端上同时出现；串行方式是指被取出的数码在一个输出端上逐位出现。
寄存器分数码寄存器和移位寄存器两种。
一、数码寄存器这种寄存器只有寄存数码和清除原有数码的功能。
寄存器由触发器组成。
由于一个触发器可以存储1位二进制数，因而要存储几位二进制数就需要几个触发器。
图1所示是由F0～F3等四个D触发器组成的4位数码寄存器。
四个触发器的CP端连接在一起成为它的控制端，要存储的数码加到触发器的D输入端。
假定要存储的二进制数是1101，它们被分别加到触发器的D输入端，即D0=1，D1=0，D2=1，D3=1。
当CP脉冲（亦称寄存指令）到来后。
由于D 触发器的特性方程是在CP=1时Q n+1=D,所以在CP脉冲上升沿之后，四个触发器的状态从高位到低位被分别置成1101，即Q0=1，Q1=0，Q2=Q3=1，输入的二进制数码被存储到这个寄存器里了。
显然，D0～D3是寄存器并行的数据输入端，Q0～Q3是寄存器并行的输出端，数码寄存器是一种并行输入、并行输出寄存器。
图1 D触发器组成的4位数码寄存器逻辑图二、移位寄存器移位寄存器指具有移位功能的寄存器，即每当来一个CP脉冲（亦称移位脉冲），触发器的状态便向右或向左移一位，也就是指寄存器的数码可以在移位脉冲的控制下依次进行移位。
移位寄存器在计算机中应用广泛。
1、单向移位寄存器图2所示为用D触发器组成的4位左称寄存器，需要移位的信号加在最低位触发器F0的输入端，然后按次序把低位触发器的Q端接到相连高位触发器的D输入端上。
4个触发器的直接置0端R0并联连接，作为清零端。
移位过程：首先，寄存器应清零。
寄存器和移位寄存器简介
寄存器和移位寄存器简介
（ 1 ）寄存器
能够把二进制数码存贮起来的的部件叫数码寄存器，简称寄存器。
图 7 是用 4 个D 触发器组成的寄存器，它能存贮 4 位二进制数。
4 个 CP 端连在一起作为控制端，只有 CP=1 时它才接收和存贮数码。
4 个 R D 端连在一起成为整个寄存器的清零端。
如果要存贮二进制码 1001 ，只要把它们分别加到触发器 D 端，当 CP 来到后 4 个触发器从高到低分别被置成 1 、 0 、 0 、 1 ，并一直保持到下一次输入数据之前。
要想取出这串数码可以从触发器的 Q 端取出。
（ 2 ）移位寄存器
有移位功能的寄存器叫移位寄存器，它可以是左移的、右移的，也可是双向移位的。
图 8 是一个能把数码逐位左移的寄存器。
它和一般寄存器不同的是：数码是逐位串行输入并加在最低位的 D 端，然后把低位的 Q 端连到高一位的 D 端。
这时 CP 称为移位脉冲。
先从 R D 端送低电平清零，使寄存器成 0000 状态。
假定要输入的数码是 1001 ，输入的次序是先高后低逐位输入。
第 1 个 CP 后， 1 被打入第 1 个触发器，寄存器成0001 ；第 2 个 CP 后， Qo 的 1 被移入 Q 1 ，新的 0 打入 D 1 ，成为 0010 ；第 3 个 CP 后，成为 0100 ；第 4 个 CP 后，成为 1001 。
可见经过 4 个 CP ，寄存器就寄存了 4 位二进制码 1001 。
目前已有品种繁多的集成化寄存器供选用。
数电-时序逻辑电路之寄存器
n1 m
n m
不变
Q Q S1S0=10
n1 m
n 左移移位
m1
Q Q S1S0=01
n1 m
n m 1
右移移位
S1S0=11
Qmn1
DI
并行置数
m
DIm
S0 S1
Dm–1
FFm–1
1D C1
0 3210
1 MUX
MUXm
FFm
Dm 1D
C1
Dm+1
FFm+1
1D C1
CP Qm–1
Qm
Qm+1
Q1
Q2
Q3
在 CP脉冲的作用 1 0 0
0
下 ，DSI端 依次
送入数码1101
11 1
0
02 1
1
13 0
1
41
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
右移串行输入为1101时的波形图 移位脉冲CP 1 2 3 4 5 6 7 8
输入信号 DSI
11 0 1
Q0 0 1 1 0 1
Q1 0 0 1 1 0 Q2 0 0 0 1 1
0
S0
t
0 t
CLK1
0
CLK2
t
0 t
t1 t2 t3 t4
t4时刻后输出Y与两组并行输入的二进制 数M、N在数值上的关系是什么?
作业6.5.1 画出Q3~Q0的波形
CLK 0 1 1 1
1 ＆
So CP D0 D1 D2 D3 DSL
0
S1
74HC194
CR 1
DSR
寄存器和移位寄存器
状态转换表如下
：
工作方式：串行输入、并行输出
串行输入、串行输出
电路功能： 电路功能：串并转换
双向移位寄存器
电路原理 电路功能 通道扩展 灵活应用
双向移位寄存器74194电路图 电路图： 电路图 说明：
①电路组成
②DIL: 左移 输入 DIR:右移输入 ③S1S0:功能选择 ④Cr:清零（复位） ⑤CP:时钟， ⑥D0D1D2D3:并行输入 ； Q0Q1Q2Q3:并行输出； ⑦Q0:左移位输出； Q3:右移位输出。
工作原理：RS触发器相当于D触发器，时钟信号到来，触发器的状态Q取决于D(S)。
输入数据在时钟信号CP的作用下，逐位输入。并且每来一个时钟信号， Q0Q1Q2Q3的状态就向前传递一次（右移）。 经过4个时钟信号作 用后，4位数据被全部移入到寄存器中， 从Q3Q2Q1Q0可得到4位并行输出的数据。 再经过4个时钟作用，存储在Q3Q2Q1Q0 中的数据又逐位从输出端全部 移出。 从Q3可得到4位串行输出的数据。
输入被锁存，寄存器的输出就是输入数据
工作方式：并行输入、并行输出 常用的寄存器：74LS273 ( 8D触发器组成，有清零端)、
74LS397(四位)、 74LS378(六位)、 74LS377(八位)等。
移位寄存器
电路组成：移位寄存器可由RS触发器、D触发器或JK触发器组成。
RS触发器组成的移位寄存器如下图所示：
工 程 系： 程 涛
寄存器和移位寄存器
寄存器： 寄存器： 寄存器用于存储一组二进制数。
移位寄存器： 移位寄存器： 移位寄存器除了具有寄存器的功能外，还有移位功能。
双向移位寄存器： 双向移位寄存器： 存储的代码在时钟信号的作用下既可左移又可右
《移位寄存器》课件
技术挑战与展望
高精度与高稳定性
随着应用需求的不断升级，对移位寄存器的精度和稳定性要求也越来越高。未来的研究将 致力于提高移位寄存器的性能指标，以满足各种高端应用的需求。
低功耗与高能效
在便携式和移动设备中，功耗和能效是至关重要的性能指标。未来的移位寄存器设计将更 加注重节能和能效提升，以延长设备的续航时间和降低运行成本。
硬件描述语言实现
使用Verilog或VHDL等硬件描述语言编写移位寄存器的逻辑 电路，通过仿真和综合工具生成可编程逻辑门阵列（FPGA） 或专用集成电路（ASIC）的配置文件。
集成电路实现
将移位寄存器的逻辑电路直接集成在一片集成电路（IC）中 ，通过外部接口与其它电路或系统连接。
基于软件的实现方式
ASIC实现
将移位寄存器的逻辑电路定制集成到专用集成电路（ASIC）中，通过硬件实现移位寄 存器的功能。ASIC具有高性能和低功耗的特点，但开发周期较长且成本较高。
05 移位寄存器的性能指标与 优化
性能指标
吞吐量
衡量移位寄存器处理数据的能 力，通常以每秒传输的位数（ bps）或每秒传输的帧数（fps
。
02
小型化
随着便携式电子设备的普及，移位寄存器的小型化需求也越来越迫切。
小型化移位寄存器的设计需要综合考虑性能、功耗和集成度等多个因素
。
03
智能化
智能化是当前电子设备的重要发展方向，移位寄存器也不例外。通过集
成智能算法和传感器，移位寄存器可以实现自适应控制和预测性维护等
功能，提高设备的整体性能和可靠性。
集成化与模块化
集成化和模块化是提高移位寄存器可靠性和可维护性的重要手段。未来的移位寄存器将更 加注重模块化和可扩展性设计，以方便设备的组装和维护。同时，集成化设计也有助于减 小设备体积和重量，满足便携式应用的需求。
电路基础与集成电子技术 数码寄存器和移位寄存器
若需要从移位寄存器中取出数码，可从每位触发 器的输出端引出，这种输出方式称并行输出。另一种 输出方式是由最后一级触发器F4输出端引出。若寄存 器中已存有数码1011，每来一个移位脉冲输出一个数 码（即将寄存器中的数码右移一位），则再来四个移 位脉冲后，四位数码全部逐个输出，这种方式称之为 串行输出。
数码寄存器在获得“接收”命令（也称“写入脉冲”） 时，把数码接收过来，在得到“读出”命令后，将数码输出。
读出脉冲 &
Q4 D4 CP X4
输出
&
Q3 D3
&
Q2 D2
X3
X2
输入
&
Q1 D1
X1
第14章 触发器和时序逻辑电路
2010.03
D触发器的输出Qn+1=Dn=Xn；若输入数码Xn =1，Qn+1= D n=1；若输入数码Xn = 0，Qn+1=Dn=0。可见，不管各位触 发器的原状态如何。当接收脉冲CP到来后，输入数据X1~X4 就一齐送入D触发器，这种输入方式称为并行输入。 并行输出。
3 0 1 0 1 1 D触发器的输出Qn+1=Dn=Xn；
在计算机中，进行二制数的乘法和除法都是由移位操作结合加法操作来完成。
第四个串入的数据"1"
4．右移 当[S1S0]=01(1)时，在时钟的参与下执行右移操作，将移位寄存器中 的数据依次向高位移动一位，同时接收右移数据串行输入
4 1 0 端DSR的数据进入QA，QD的数据将移出寄存器。
由于寄存器具有清除数码、接收数码、存放数码和传 送数码的功能，因此，它必须具有记忆功能，所以寄存器 都由触发器和门电路组成的。
寄存器分为数码寄存器（也简称为存储器）和移位寄 存器两种。两者都具有暂时存放数码的记忆功能，不同之 处是后者具有移位功能而前者却没有。
数字电路与逻辑设计2寄存器移位寄存器
并行读出脉冲必须在经过5个移存脉冲后出 现，而且和移存脉冲出现旳时间错开。
D5
D4
D3
D2
D1
＆
＆
＆
＆
＆
并行读出指令
串行输 入 1D
11001
CI
1D Q1
CI
1D Q2
CI
1D Q3
CI
1D
Q4
Q5
CI
移存脉冲CP
分析：假设串行输入旳数码为10011（左边先入）
串—并行转换状态表
序号 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
工作过程： ①在开启脉冲和时钟ＣＰ作用下，执行并
行置入功能。片ⅡＱ３＝ＤＩ６。 ②开启脉冲消失，在ＣＰ作用下，因为标志位０
旳存在，使门Ｇ１输出为１，使得ＳＨ／ＬＤ ＝１，执行右移移位寄存功能。 ③后来在移存脉冲作用，并行输入数据由片Ⅱ旳 Ｑ３逐位串行输出，同步又不断地将片Ⅰ旳串 行输入端Ｊ，Ｋ＝１旳数据移位寄存到寄存器。
末级输出反相后，接到串行输入端。
Q3Q2Q1Q0
1
0000
0001
0011
0111
∧
Q0Q 1Q2Q 3
CP D SR
74194
S0
1
S1
0
RD D 0 D 1 D2 D 3 D SL
1000
1100
1110
1111
0010
0101
1011
0110
清零
1001 0100
1010
1101
移位寄存器构成旳移位计数器
异步清零 同步置数
高位向低位移动(左移) 低位向高位移动(右移)
保持
3 、用集成移位寄存器实现任意模值 旳计数分频
锁存器寄存器和移位寄存器-推荐精选PPT
3.2.1 锁锁存器存器：传送和1Q存储多2位Q 数据3的Q 逻辑构4Q件
锁输存出器控制构成：钟控 D 触发器
74LS373 锁存器
锁存使能：D电位Q 控D制 Q
DQ
输出使能形G 式：三态门控制输出
DQ
使用场合：1数D 据滞2后D 于控3D制信号4D时
功能表
输出控制 G D
0
11
输出
1
0
10
0
0
0×
Qn
1
× × 高阻
3.2.2 寄存器
1Q
2Q
3Q
4Q
74LS374 寄存器
输出控制
DQ DQ DQ DQ
时钟
CP
1D
2D
3D
4D
功能表
输出控制 CP D
0
↑1
0
↑0
0
0×
1
××
输出 1 0 Qn
高阻
Q1
Q2
Q3
Q4
右移
X
D
D
D
D
1
2
3
4
寄存器 锁存器，另有一个D触发器和一个与非门，请设计实现8位
保1 0 0 0 持 1 ×× 0
0 × × × QA0 QB0 QC0 QD0 QE0 QF0 QG0 QH0 QA0 QH0
0
0 × × QA0 QB0 QC0 QD0 QE0 QF0 QG0 QH0 QA0 QH0
右1 0 1 0
0
↑×1
1 QAn QBn QCn QDn QFn QFn QGn 1 QGn
输出形式：三态门控制输出
功能表
S 2 锁存器、寄存器和移位寄存器 左移 锁存器构成：钟控 D 触发器
寄存器和移位寄存器通用课件
通过设置特殊功能寄存器的值，可以控制计算机的运行 方式和状态。
移位寄存器概述
02
移位寄存器的定义与功能
01
移位寄存器是一种数字逻辑电路， 能够将输入的二进制序列在时钟 信号的控制下，逐位向左或向右 移动。
02
D
寄存器和移位寄存器的发展趋 势与未来展望
05
技术发展与新应用领域
技术进步
随着微电子技术的不断发展，寄存器和移位寄存器的集成度越来越高，性能越来越强大。
新应用领域
除了传统的数字逻辑和计算机应用，寄存器和移位寄存器在物联网、智能制造、自动驾驶等领域的应用也越来越 广泛。
未来发展方向与挑战
高速、低功耗
A
数字逻辑电路
寄存器和移位寄存器在数字逻辑电路中广泛应 用，如计数器、触发器等。
自动化控制系统
用于存储控制参数和状态信息，实现自动 化控制系统的稳定运行。
B
C
数据压缩与解压缩
利用移位寄存器实现数据压缩和解压缩，降 低存储和传输成本。
音频处理
在音频处理系统中，寄存器和移位寄存器用 于实现音频信号的滤波、混响等效果。
1.A 作为数据传输和处理的关键元件，移位寄存器
在数字系统中广泛应用于串行通信、数据转换、 算术运算和程序控制等领域。
1.C 进制数的乘除运算和二进制数的位移操作。 在算术运算中，移位寄存器可以快速实现二
1.B 转换，便于长距离数据传输和节省硬件资源。
通过移位操作，可以实现数据的串行/并行
1.D 在程序控制中，移位寄存器用于实现机器 指
移位寄存器
在数据传输、算术运算、序列检测等场景中应用较多，特别 是在通信和控制系统中。
寄存器和移位寄存器
Q0 Q1 Q2 Q3 CO
计数器
74LS138
STA
Y0
STB
Y1
STC
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
译码器
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
EXIT
本章小结
时序逻辑电路由触发器和组合逻辑电路构成， 其中触发器必不可少。时序逻辑电路旳输出 不但与输入有关，而且还与电路原来旳状态 有关。时序逻辑电路旳工作状态由触发器存 储和表达。
二、移位寄存器
Shift register 用于存储数码和使数码根据需要向左或向右移位。
单向移位 寄存器
左移 寄存器
右移 寄存器
每输入一种移位脉冲，移位寄存器 中旳数码依次向左移动 1 位。
每输入一种移位脉冲，移位寄存器 中旳数码依次向右移动 1 位。
双向移位 寄存器
在控制信号作用下，可实现右移 也可实现左移。
中规模集成计数器功能完善、使用以便灵活。 功能表是其正确使用旳根据。利用中规模集成 计数器可很以便地构成 N 进制(任意进制)计 数器。其主要措施为：
(1) 用同步置零端或置数端取得 N 进制计 数器。这时应根据 SN-1 相应旳二进制代码写 反馈函数。
(2) 用异步置零端或置数端取得 N 进制计 数器。这时应根据 SN 相应旳二进制代码写反 馈函数。
旳状态不变下，面即请寄看存置旳数数演码示保持不变。
寄存器旳构造特点
Q0 Q0
FF0 1D C1 R
Q1 Q1
FF1 1D C1 R
Q2 Q2
FF2 1D C1 R源自Q3 Q3FF3 1D C1 R
D0 CP CR D1
寄存器和移位寄存器
在输出端Q。 这样，在CP和RD两个控制信号的作用下电路完成寄存功能，原理图如图5-17。
一、寄存器
图5-15 D触发器构成的寄存器和集成芯片7477都只有一个控制脉冲，这样的寄存器 称为单拍工作方式的寄存器。如图5-17所示的寄存器有两个控制脉冲，称为双拍工作方式 的寄存器。
数字电子技术基础
寄存器和移位寄存器
小知识
构成寄存器的主要部分是触发器，由于触发器能够存 储一位二进制代码，所以N个触发器构成存储N位二 进制代码的寄存器。有时候寄存器中存放的数据要依 次向左移动或者向右移动，从而完成相应的数据处理， 这种具有移位功能的寄存器称为移位寄存器。
一、寄存器
寄存器可以由RS触发器、JK触发器、D触发器构成，各触发器通常在同一个时钟源的作用下工作。
三、寄存器应用举例
状态表如表5-9所示。其中，Q0~Q3是并行输出端；D0~D3是并行输入端；RD是直接
清零端；SI是串行输入端；LD是并行控制端；S是移位控制端。
表5-9 74LS179状态表
RD
S1
S0
CP
功能
1
1
X
右移
1
0
1
并行输入
1
0
0
保持
0
X
X
X
清零
数字电子技术基础
1、四位寄存器
由四个D触发器构成的四位寄存器，当CP为上升沿时，数码D0D1D2D3可以并行输入到各触发 器，这时，撤销CP信号，从D0D1D2D3送入的数码就可以存储在Q0Q1Q2Q3端，如图5-15所示。
图5-15 D触发器构成的寄存器
数字电子技术 第6章 寄存器与计数器
68
工作原理分析
69
74LS90具有以下功能：（1）异步清零。（2）异步置9。（3） 正常计数。（4）保持不变。
70
例6-7 分别采用反馈清零法和反馈置9法，用 74LS90构成8421BCD码的8进制加法计数器。 解：（1）采用反馈清零法。
71
（2）采用反馈置9法。
首先连接成8421BCD码十进制计数器，然后在此基础 上采用反馈置9法。8进制加法计数器的计数状态为 1001、0000～0110，其状态转换图如图（a）所示。
41
6.4.1
集成同步二进制计数器
其产品多以四位二进制即十六进制为主，下面 以典型产品 74LS161为例讨论。
42
① 异步清零。当CLR=0时，不管其它输入信号的状 态如何，计数器输出将立即被置零。
43
② 同步置数。当CLR=1（清零无效）、LD=0时， 如果有一个时钟脉冲的上升沿到来，则计数器输出 端数据Q3～Q0等于计数器的预置端数据D3～D0。
13
例6-1 对于图6-4所示移位寄存器，画出下图所示输入 数据和时钟脉冲波形情况下各触发器输出端的波形。 设寄存器的初始状态全为0。
14
2. 集成电路移位寄存器 常用集成电路移位寄存器为74LS194，其逻辑符号和 引脚图如图所示。
15
16
例6-2 利用两片集成移位寄存器74LS194扩展成一 个8位移位寄存器。
连 接 规 律 加 法 计 数 减 法 计 数 T＇触发器的触发沿 上 升 沿 下 降 沿
CPi Q i 1
CPi Qi 1
CPi Q i 1
例子
25
CPi Qi 1
6.2.2
异步非二进制计数器
数电 第二节 寄存器
1
1
0
1
解决的办法： 在 4个移位脉冲的作用下 ，依次送入数码。 左移寄存器： 先送低位，后送高位。 右移寄存器： 先送高位，后送低位。
由于该电路为一右移寄存器，数码输入顺序为：
1
0
1
1
欲存入数码1011，即D1D2D3D4= 1011
CP
Q4
Q3
Q2
1
1(D1) 0
0
2
0(D2) 1(D1)
0
3
第二节 寄存器
一、寄存器的分类 •寄存器 •移位寄存器
用来存放数据
单向移位寄存器
双向移位寄存器
二、寄存器
（一）中规模寄存器74175 1.逻辑符号
RG4表示四个触发 器关构联成数的字寄是存1，器关。
2.功联能到时序块的输入
端C数T的据=0输送表出到示。触此发端器子为 低电平时，四个触发器的 输出为零。不受任何关联 数字影响，异步清除。
当数C字P3，时那，就执是行C3右有移效：（CP
Q2 Q3
的到上输输升出出沿Q）0，由将J即、输K入当决端定R数=, 据1 送，
Q3 LOAQD0=0Q时1，，当CP 时，
执行Q并1行Q送2 ，数Q。2Q3。
（二）四位单向移位寄存器74195
74195功能表
输入
输出
R CP LOAD D0 … D3
0 X X X… X
1↑ 10
0 d0 … d3 1 X… X
1↑ 1↑
1↑ 1↑
1 X… X 1 X… X 1 X… X 1 X… X
JK
XX XX XX
01 00 11 10
Q0n+1 Q1n+1 Q2n+1 Q3n+1 Q3n+1
-寄存器与移位寄存器
8
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 4 1 3 2 CP:移存脉冲 D Q D Q D Q D Q A：右移串入 & & & & & & & & A B：左移串入 B M:左、右移控制 M 1 ☆ 特征方程 ★ 当M=0时： ★ 当M=1时：
1 1 1 1
0 Qn 2 n Q1 n Q1 Qn 3 n Q3 d2
0 Qn 3 n Q2 Qn 2 1 0 d3
1、实现数码串－并变换 3－8 译 码 器
串行输入
串 并 转 换
并 行 输
4－10 译 码 器
出
①串行－并行转换器
具有自动转换功能的7位串 －并转换电路。 片Ⅰ：
J K
0பைடு நூலகம்
1
D0 D1 D2 D3
CP Q4 Q3 Q2 0 1 2 3
Q
1 0 1 1 1 1 0 0 0
/Q4
4
5 6
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 0 1 1 1 1 0
0 0 1 1 1 1 0 0
1 1 1 1 0 0 0 0
J K
一、74195四位右移移位 寄存器
& ≥1 &
D3~D0:并行数据输入端 Q3~Q0:并行数据输出端
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。 Q 4 Q1 Q D Q D Q D Q D Q1 Q2 4 3 2 1 Q2 Q3 R R R R R Q3 Q4 CP Q 4＝ 1 计数顺序: 在清0信号的作用下，初始状态为0，
D
在计数脉冲CP的作用下，/Q4移到 Q1,其余位左移一位。 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2X4＝8 缺点：用触发器较多，有2n-2n状 态没有使用。
最新寄存器和移位寄存器
寄存器和移位寄存器基于EWB的电路设计和仿真――寄存器与移位寄存器部分前言在现今电子设计领域中，EDA设计和仿真是一个非常重要的环节。
在众多的EDA设计和仿真软件中，EWB软件以其强大的仿真设计应用功能，在各高校电信类专业电子电路的仿真和设计中得到了较为广泛的应用。
EWB软件及其相关的应用对提高学生的仿真设计能力，更新设计理念有较大的好处及帮助。
EWB（电子工作平台）软件，最突出的特点是用户界面友好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是EWB软件的一大特色。
它采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。
EWB软件所包含的虚拟仪表有：示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。
这些仪器的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。
本次毕业设计主要是利用EWB软件来仿真和设计寄存器和移位寄存器电路，并通过硬件实验调试来验证理论和仿真结果。
1 EWB软件的简介1.1 EWB软件的概述随着电子技术和计算机技术的发展，电子产品已与计算机紧密相连，电子产品的智能化日益完善，电路的集成度越来越高，而产品的更新周期却越来越短。
电子设计自动化（EDA）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。
EDA是在计算机辅助设计（CAD）技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统。
与早期的CAD软件相比，EDA软件的自动化程度更高、功能更完善、运行速度更快，而且操作界面友善，有良好的数据开放性和互换性。
电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点：（1）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。
寄存器和移位寄存器
第单十元章2 寄计存算器流和体移动位力寄学存在器客车空调系统设计中的应用 《数字电子技术》 第一节 概述
CFD在汽车工程领域的应用始于20世纪60 年代，当时主要用于发动机进气及 缸内混合气流动的数值模拟、汽车制动等液力系统数值计算及汽车空气动力学数值 模拟仿真等。
随着计算机技术的发展和数值计算方法的成熟，CFD在汽车工业得到了广泛应 用，各大汽车制造厂商无不借助CFD软件所具有的成本低、速度快、资料完备、具 有模拟真实条件和理想条件的能力，且不受气候条件和地区因素等影响的优点，来 加快新产品的开发速度，降低开发成本。
用D 触发器 构成的4位右移
移位寄存器
第单十元章2 寄计存算器流和体移动位力寄学存在器客车空调系统设计中的应用 《数字电子技术》
计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）作为流体力
学的一个分支，是近代流体力学、数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大 生命力的边缘学科。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学 的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。
单元2 寄存器和移位寄存器
《数字电子技术》
2.2 移位寄存器
移位寄存器不但具有存储代码的功能，而且具有移位功能。 移位功能：指寄存器里存储的代码能在移位指令脉冲的作用下依次左移
或右移。
因此，移位寄存器不但可以用来寄存代码，还可以用来实现数据的串行
一并行转换、数值的运算以及数据的处要求它们具有置1、置0的功能即可，因而
无论是用同步RS结构触发器，还是用主从结构或边沿触发结构的触发
器，都可以组成寄存器。
由RS触发器构
成的寄存器
单元2 寄存器和移位寄存器
数码寄存器与移位寄存器
D3 SQ2 S DSL
式中，DSR 为右移串行输入端， DSL为左移串行输入端。
当 S 1时，D0 DSR ，D1 Q0 ，D2 Q1 ，D3 Q2，在CP脉冲作用 下，实现右移操作；当 S 0时 D0 Q1 ，D1 Q2 ，D2 Q3 ，D3 DSL ，在CP脉冲作用下，实现左移操作。
图5-42中第5到第8个CP脉冲及所对应的 Q3，Q2 ，Q1 ，Q0 波形，就是将4位数码1101串行输出的过程。
2）4位左移寄存器
如图5-43所示为D触发器组成的4位左移寄存器的电路结构。
图5-43 4位左移寄存器的电路结构
图5-43中，数码从串行输入端输入，输出可以是串行输出或 并行输出，移位操作由“左移控制”端控制。
2．双向移位寄存器
如图5-44所示，将图5-41所示的右移寄存器与图5-43所示的左 移寄存器组合起来，并引入控制端S便构成既可左移又可右移的双 向移位寄存器。
图5-44 4位双向移位寄存器的电路结构
由图5-44可知该电路的驱动方程为
D0
S DSR
S Q1
D1
SQ0
S
数字电子技术
数码寄存器与移位寄存器
数码寄存器 移位寄存器
1.1 数码寄存器
如图5-39所示为D触发器组成的4位集成寄存器74LSl75的电路结构。
图5-39 4位集成寄存器74LSl75的电路结构
如图5-40所示为4位集成寄存器74LSl75的引脚图，其中RD 是 异步清零控制端，D0～D3 是并行数据输入端，CP为时钟脉冲端， Q0～Q3 是并行数据输出端，Q0～Q3 是反码数据输出端。
3．集成移位寄存器74LS194
如图5-45所示为4位集成移位寄存器74LS194的逻辑符号及引脚图。
74寄存器和移位寄存器
7.4寄存器和移位寄存器N个触发器可存储N位二进制代码7.4.1寄存器存放二进制代码的电路。
一、电路：P233图7.4.1二、输入端、输出端：1置零端---。
置零时=0；工作时=1。
2时钟脉冲端---CP。
CP上升沿时刻，数码并行输入，Q0Q1Q2Q3= D0D1D2D3；其它时间不变。
3并行数码输入端---D0D1D2D34并行数码输出端---Q0Q1Q2Q37.4.2移位寄存器存放二进制数码并能使数码左移或右移的电路。
单向移位寄存器、双向移位寄存器。
一、单向移位寄存器1电路：P234图7.4.22状态表：P234表7.4.13工作原理：二、双向移位寄存器1电路：P235图7.4.32状态表：P234表7.4.23工作原理：743移位寄存器的应用一、环形计数器1电路：P236图7.4.42分析：1）写方程：*驱动方程---D0=D1=D2=D3=*状态方程---=D0==D1==D2==D3=2）列状态转换真值表：P237表7433）逻辑功能：4位环形计数器只有4个有效工作状态，可以计8个数，利用率低；输出波形为一组顺序脉冲，也是一个顺序脉冲发生器。
二、扭环计数器1电路：P238图7.4.52分析：1）写方程：*驱动方程---D0=D1=D2==+D3=*状态方程---=D0==D1==D2=+=D3=2）列状态转换真值表：P238表7443）逻辑功能：4位环形计数器只有8个有效工作状态，可以计8个数。
优点：避免竞争冒险---每次状态变化只有一个触发器翻转。
缺点：利用率低。
744顺序脉冲发生器*顺序脉冲：在每个循环周期内，在时间上按先后顺序排列的脉冲信号。
*顺序脉冲发生器：产生顺序脉冲的电路。
*数字系统的控制设备：按照事先规定的顺序动作工作。
一、双向移位寄存器CT74LS194组成的顺序脉冲发生器1电路：P240图7482逻辑功能：*置数：M1M0=11，=1，D0 D1 D2 D3=0001；*左移：M1M0=10，=1，Q0=D SL二、CT74LS161与CT74LS138组成的顺序脉冲发生器1电路：P241图7492逻辑功能：*置数：=0，=1，D0 D1 D2 D3=0001；*左移：==1，CT P=CT T=1；ST A=；==0；Q0= A0、Q1= A1、Q2= A2。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
寄存器主要用以存放数码。移位寄存器不但可 存放数码，还能对数码进行移位操作。移位寄 存器有单向移位寄存器和双向移位寄存器。集 成移位寄存器使用方便、功能全、输入和输出 方式灵活，功能表是其正确使用的依据。移位 寄存器常用于实现数据的串并行转换，构成环 形计数器、扭环计数器和顺序脉冲发生器等。
顺序脉冲指在每个循环周期内，在时间上按一
双向移位 寄 存 器
在控制信号作用下，可实现右移 也可实现左移。
1. 单向移位寄存器的结构与工作原理
右移输入 DI D0 1D C1
CP 移位脉冲
FF0
Q0
FF1 D1 1D C1
Q1
FF2 D2 1D C1
Q2
FF3 D3 1D 右移输出 C1
Q3
右移位寄存器 由 D 触发器构成。 D0=DI，D1=Q0，D2=Q1，D3= Q2。 在 CP 上升沿作用下，串行输入数据 DI
0
Q0 Q1 Q2 Q3 CT74LS194
CR D0 D1D2 D3
CR 异步置 0 端 低电平有效
DSL 左移串行数码输入端
并行数码输入端
时序逻辑电路
三、顺序脉冲发生器
产生在每个循环周期内，在时 间上按先后顺序排列的脉冲信号。
计数器型顺序脉冲发生器
计数器型顺序脉冲发生器一般用按自然态序计数的二 进制计数器和译码器构成。
移位型顺序脉冲发生器
移位型顺序脉冲发生器一般用移位寄存器和译码电路 构成。
EXIT
用集成计数器74LS163和集成3线-8线译码 器74LS138构成的8输出顺序脉冲发生器。
1 CP LD CR CT T CTP D0 D1 D2 D3 计数器 Q0 Q1 Q2 Q3 CO 译码器 74LS163 74LS138 ST A ST B ST C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
定先后顺序排列的脉冲信号。常用之控制某些
设备按照事先规定的顺序进行运算或操作。
在 CR = 1 且CP上升沿未到达时，各触发器 下面请看置数演示 的状态不变，即寄存的数码保持不变。
寄存器的结构特点
Q0 Q0 Q1 Q1
Q2
Q2
Q3
Q3
FF0 1D C1 R
FF1 1D C1 R
FF2 1D C1 R
FF3 1D C1 R
D0 CP
CR D1
D2
Байду номын сангаасD3
各触发器均为 D 功能且并行使用。
逐步被移入 FF0 中；同时，数据逐步被右移。
移位寄存器除了能寄存数码外，还能实现数据的串、并行转换。
2. 集成双向移位寄存器 CT74LS194
并行数据输出端，从高 位到低位依次为 Q3 ~ Q0。 移位脉冲 输入端 CP DSR 右移串行数码 输入端 工作方式控制端 M1 M0 = 00 时，保持功能。 M1 M0 = 01 时，右移功能。 M1 M0 = 10 时，左移功能。 M1 M1 M0 = 11 时，并行置数 功能。 M0
6.4
寄存器和移位寄存器
主要要求：
理解寄存器和移位寄存器的作用和工作原理。 了解集成移位寄存器的应用。
一、寄存器
Q0 D 0 Q0
Q0 ~ Q 3 是同时输出的，这种输出 Register ，用于存放二进制数码。 方式称并行输出。 Q D1
Q1
Q D2
Q2
Q D3
Q3
4 位 寄 存 器
FF0 1D C1 R D0
1 个触发器能存放 1 位二进制数码，因此 N 个触发器可构成 N 位寄存器。
二、移位寄存器
Shift register 用于存放数码和使数码根据需要向左或向右移位。
单向移位 寄 存 器 左移 寄存器 右移 寄存器 每输入一个移位脉冲，移位寄存器 中的数码依次向左移动 1 位。 每输入一个移位脉冲，移位寄存器 中的数码依次向右移动 1 位。
1
FF1 1D C1 R D1
FF2 1D C1 R D2 D2
FF3 1D C1 R
D3 D3
D0 CP
CR D1
D0 ~ D3 称为并行数据输入端，当时钟 CP 上升沿 CR 为异步清零端，当 CR 0 时，各触发器均 到达时， D0 ~ D3 被并行置入到 4= 个触发器中，使 Q3 。寄存器工作时， CR 应为高电平。 Q2 被置 Q1 Q00 = D D D D 。 由D3触发器构成，因此能锁存输入数据。 2 1 0
中规模集成计数器功能完善、使用方便灵活。 功能表是其正确使用的依据。利用中规模集成 计数器可很方便地构成 N 进制(任意进制)计 数器。其主要方法为： (1) 用同步置零端或置数端获得 N 进制计 数器。这时应根据 SN-1 对应的二进制代码写 反馈函数。 (2) 用异步置零端或置数端获得 N 进制计 数器。这时应根据 SN 对应的二进制代码写反 馈函数。 (3) 当需要扩大计数器容量时，可将 多片集成计数器进行级联。
描述时序电路逻辑功能的方法有逻辑图、
状态方程、驱动方程、输出方程、状态转 换真值表、状态转换图和时序图等。 时序逻辑电路分析的关键是求出状态方程
和状态转换真值表，然后由此分析时序逻
辑电路的功能。
计数器是快速记录输入脉冲个数的部件。 按计数进制分有：二进制计数器、十进制 计数器和任意进制计数器；按计数增减分 有：加法计数器、减法计数器和加/减计数 器；按触发器翻转是否同步分有：同步计 数器和异步计数器。计数器除了用于计数 外，还常用于分频、定时等。
时序逻辑电路
EXIT
本章小结
时序逻辑电路由触发器和组合逻辑电路组成， 其中触发器必不可少。时序逻辑电路的输出
不仅与输入有关，而且还与电路原来的状态
有关。时序逻辑电路的工作状态由触发器存
储和表示。
时序逻辑电路按时钟控制方式不同分为同步时 序逻辑电路和异步时序逻辑电路。前者所有触 发器的时钟输入端 CP 连在一起，在同一个时 钟脉冲 CP 作用下，凡具备翻转条件的触发器 在同一时刻翻转。后者时钟脉冲 CP 只触发部 分触发器，其余触发器由电路内部信号触发， 因此，其触发器的翻转不在同一输入时钟脉冲 作用下同步进行。