第10章 移位寄存器 (2011)
移位寄存器
5.3.3 移位寄存器指令移位寄存器指令又称自定义位移位指令。
移位寄存器指令格式如下：其中：DATA 为移位寄存器数据输入端，即要移入的位；S_BIT 为移位寄存器的最低位；N 为移位寄存器的长度和移位方向。
注意：1）移位寄存器的操作数据由移位寄存器的长度N （N 的绝对值≦64）任意指定。
2）移位寄存器最低位的地址为S_BIT ；最高位地址的计算方法为： MSB =（∣N ∣-1+（S_BIT 的（位序）号））/8（商）； MSB_M =(∣N ∣-1+（S_BIT 的（位序）号））MOD 8（余数） 则最高位的字节地址为：MSB +S_BIT 的字节号（地址）； 最高位的位序号为： MSB_M 。
例如：设S_BIT=V20.5（字节地址为20，位序号为5），N=16。
则MSB=(16-1+5)/8的商MSB=2、余数MSB_M=4。
则移位寄存器的最高位的字节地址为MSB +S_BIT 的字节号（地址）=2+20=22、位序号为MSB_M=4，最高位为22.4，自定义移位寄存器为20.5～22.4，共16位，如图5-16所示。
图5-16 自定义位移位寄存器示意图3）N ﹥0时，为正向移位，即从最低位依次向最高位移位，最高位移出。
4）N ﹤0时，为反向移位，既从最高位依次向最低位移位，最低位移出。
5）移位寄存器的移出端与SM1.1连接。
指令功能：当EN 有效时，如果N ﹥0，则在每个EN 的上升沿，将数据输入DA TA 的状态移入移位寄存器的最低位S_BIT ；如果N ﹤0，则在每个EN 的上升沿，将数据输入DA TA 的状态移入移位寄存器的最高位，移位寄存器的其它位按照N 指定的方向，依次串行移位。
【例5-16】在输入触点I0.1的上升沿，从VB100的低4位（自定义移位寄存器）由低向高移位，I0.2移入最低位，其梯形图、时序图如图5-17所示。
EN DATANENO SHRB S_BIT梯形图指令STL指令SHRBDATA, S_BIT, N图5-17 移位寄存器应用示例本例工作过程：1）建立移位寄存器的位范围为V100.0~V100.3, 长度N=+4。
什么是电路中的移位寄存器
什么是电路中的移位寄存器电路中的移位寄存器是一种重要的数字电路元件，用于在计算机与数字系统中实现数据存储、传输和处理的功能。
它能够以特定的方式存储和移动数据位，以满足不同的应用需求。
本文将介绍移位寄存器的定义、工作原理、分类以及应用领域，以及对于这些内容的深入讨论。
一、定义移位寄存器是一种能够保存、移动和处理二进制数据的电路元件。
它可以在时钟信号的控制下，将数据位从一个位置移动到另一个位置，实现数据的传输和存储。
移位寄存器通常由触发器、逻辑门和控制电路组成。
二、工作原理移位寄存器的工作原理基于触发器的特性，触发器是一种能够存储一个位信息的电路元件。
在移位寄存器中，触发器被连接成一个环状结构，形成一个寄存器单元。
时钟信号的上升沿或下降沿触发触发器的工作，使得数据位可以在触发器之间传输。
三、分类根据数据的传输方式，移位寄存器可以分为以下几种类型：串行输入/串行输出（SISO）寄存器、并行输入/串行输出（PISO）寄存器、串行输入/并行输出（SIPO）寄存器、并行输入/并行输出（PIPO）寄存器。
不同类型的移位寄存器适用于不同的应用情况。
1. 串行输入/串行输出(SISO)寄存器：每个时钟周期只能输入或输出一个数据位。
适用于需要一位一位地进行数据处理的应用，如二进制计数器。
2. 并行输入/串行输出(PISO)寄存器：能够一次性输入多个数据位，但每个时钟周期只能输出一个数据位。
适用于需要将并行数据串行输出的应用，如帧同步。
3. 串行输入/并行输出(SIPO)寄存器：每个时钟周期只能输入一个数据位，但可以一次性输出多个数据位。
适用于需要从串行数据中提取并行数据的应用，如数据解码。
4. 并行输入/并行输出(PIPO)寄存器：能够一次性输入和输出多个数据位。
适用于需要同时处理并行数据的应用，如数字滤波器。
四、应用领域移位寄存器在数字电路中有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 数据存储：移位寄存器可以用于保存计算机或数字系统中的数据。
移位寄存器
移位寄存器移位寄存器是暂时存放数据的部件，同时它还具有移位功能。
一、特点和分类从逻辑结构上看，移位寄存器有以下两个显著特征：(1)移位寄存器是由相同的寄存单元所组成。
一般说来，寄存单元的个数就是移位寄存器的位数。
为了完成不同的移位功能，每个寄存单元的输出与其相邻的下一个寄存单元的输入之间的连接方式也不同。
(2)所有寄存单元共用一个时钟。
在公共时钟的作用下，各个寄存单元的工作是同步的。
每输入一个时钟脉冲，寄存器的数据就顺序向左或向右移动一位。
通常可按数据传输方式的不同对CMOS移位寄存器进行分类。
移位寄存器的数据输入方式有串行输入和并行输入之分。
串行输入就是在时钟脉冲作用下，把要输入的数据从一个输入端依次一位一位地送入寄存器；并行输入就是把输入的数据从几个输入端同时送入寄存器。
在CMOS移位寄存器中，有的品种只具有串行或并行中的一种输入方式，但也有些品种同时兼有串行和并行两种输入方式。
串行输入的数据加到第一个寄存单元的D端，在时钟脉冲的作用下输入，数据传送速度较慢；并行输入的数据一般由寄存单元的R、S端送入，传送速度较快。
移位寄存器的移位方向有右移和左移之分。
右移是指数据由左边最低位输入，依次由右边的最高位输出；左移时，右边的第一位为最低位，最左边的则为最高位，数据由低位的右边输入，由高位的左边输出。
移位寄存器的输出也有串行和并行之分。
串行输出就是在时钟脉冲作用下，寄存器最后一位输出端依次一位一位地输出寄存器的数据；并行输出则是寄存器的每个寄存单元均有输出。
CMOS移位寄存器有些品种只有一种输出方式，但也有些品种兼具两种输出方式。
实际上，并行输出方式也必然具有串行输出功能。
表1表1是CMOS移位寄存器的分类。
二、常用CMOS移位寄存器简介1.串入－串出移位寄存器CD4006图1是18位移位寄存器CD4006的逻辑框图和引脚功能图。
由图可见，CD4006由四组移位寄存器组成，其中的两组为4位，每组有一输出端，由最高位引出。
探究电子电路中的移位寄存器工作原理
探究电子电路中的移位寄存器工作原理移位寄存器（Shift Register）是一种常用的数字电路元件，用于在电子系统中存储和移动数据。
它能够将数据按位顺序进行输入输出，并在时钟信号的控制下实现数据的移位操作。
本文将探究电子电路中移位寄存器的工作原理。
移位寄存器由一组触发器（Flip-Flop）以串行或并行方式组成。
串行移位寄存器是一串触发器组成，其中每个触发器连接到下一个触发器的时钟输入端，形成一个环形结构。
并行移位寄存器则是多个触发器的输入端连接在一起，时钟信号同时作用于所有触发器。
移位寄存器的工作原理涉及到时钟信号、输入信号、输出信号以及移位操作。
当时钟信号发生上升沿时，输入数据将被写入寄存器。
对于串行移位寄存器，新输入的数据会覆盖原有数据，原有数据则通过触发器之间的连接逐位向后移位。
对于并行移位寄存器，输入数据会被同时写入所有触发器。
当时钟信号发生下降沿时，触发器锁存当前的数据，并将其输出。
在移位寄存器中，数据可以向左移位或向右移位。
向左移位表示数据从高位向低位移动，向右移位则表示数据从低位向高位移动。
移位操作仅在时钟信号的作用下进行，移位方向由控制信号决定。
数据的移位操作可以通过级联移位寄存器实现更大范围的移动。
移位寄存器在数字电路中有着广泛的应用。
它可以用于数据的存储、移位和延时等操作。
例如，在计算机系统中，移位寄存器常用于数据传输和移位运算。
在通信系统中，移位寄存器可以用于数据的串行传输和接收。
此外，移位寄存器还可以用于频率分频、数据标记和数据校验等功能。
总结起来，移位寄存器是一种用于数据存储和移动的数字电路元件。
它由一组触发器组成，具有串行和并行两种工作方式。
移位寄存器的工作原理基于时钟信号和触发器的作用，能够实现数据的移位操作。
该元件在数字电路中具有广泛的应用，发挥着重要的作用。
以上是对电子电路中移位寄存器工作原理的简要探究，希望能帮助读者更好地理解该元件的工作原理。
通过深入了解和应用移位寄存器，我们可以更好地理解和设计数字电路，并在实际应用中发挥其作用。
移位寄存器工作原理（深度剖析讲解）
移位寄存器工作原理（深度剖析讲解）寄存器这个词，可能对有些朋友来说是比较陌生的，这个词是用来存放二进制数据的电路的，有时候也存放二进制的代码的电路，这种工具主要是出现在数字电路中来起到一个寄存功能的。
而寄存器如果根据作用来进行划分的话，通常可以划分成两种，一种是基本寄存器，另一种叫做移位寄存器，就是我们今天所要介绍的这种寄存器了。
那么移位寄存器的工作原理是什么呢?本文会为您做深度的剖析和讲解。
在数字电路当中，移位寄存器是一种能够在许多不同数量但是在相样的时间之内而且在脉冲之下进行工作的，它主要是以触发器作为最基础的器件工具，并且该寄存器的寄存数据是通过并行和串行的形式来传进器件里面去的，之后在每个时间之内，它的脉冲都会分别向左和向右移动，移动的大小大约在一个比特左右，而且只能在输出端来实行输出工作。
移位寄存器是一维性质的寄存器，但是其实它也有多维的种类，只是种类变多会导致输入和输出的数据都会多一些列位。
并且造成这种多维移位寄存器的办法其实可以使用一些有相同数量的移位寄存器并联在一块儿就可以了。
移位寄存器与基本寄存器的不同之处就在于，它不仅能够存储代码，而且还有移位的功能。
我们所讲的移位功能，其实就是说移动寄存器里面存的那些代码其实是能够通过移位脉冲的冲击而使其左右移动，是一种具有双向串行功能的寄存器。
所以移位寄存器还有寄存器代码的串行输出、串行输入、并行输出、并行输入、数值运算以及数据处理等一些列的功能。
因为这些功能在操作起来十分简单灵活，所以用途也非常得广泛。
现在比较常用的集成移位寄存器种类也有许多种，比如八位数据运行的单向形式的移位寄存器有74164、74165、74166、74595等，四位数据运行的单向寄存器是74195，四位数据运行的双向移存器是74194。
以上就是关于移位寄存器的工作原理的相关内容，本文对其已经做了深度的剖析和讲解。
寄存器是给科学计算器的数字系统中用来存储数字代码和数据的重要部件。
《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。
移位寄存器原理
移位寄存器原理移位寄存器原理移位寄存器是一种特殊的寄存器，它可以将其中的数据进行循环移位操作，从而实现数据的移动和处理。
在数字电路中，移位寄存器常常被用来实现各种数字信号处理功能，如数据压缩、加密解密、频率合成等。
一、移位寄存器的基本结构移位寄存器由多个触发器（Flip-Flop）组成，每个触发器都有一个时钟输入端和一个输出端。
当时钟信号到达时，触发器会根据其输入端的电平状态将其输出端的状态进行翻转。
在移位寄存器中，每个触发器的输出端都与相邻触发器的输入端相连，形成了一个环形结构。
二、移位寄存器的工作原理当时钟信号到达时，第一个触发器会将其输入端接收到的数据保存在其输出端，并将此数据传递给下一个触发器。
同时，第二个触发器也会将其输入端接收到的数据保存在其输出端，并传递给下一个触发器。
以此类推，直到最后一个触发器将其输入端接收到的数据保存在其输出端。
如果此时我们再次向移位寄存器提供时钟信号，则整个过程会重复进行，即第一个触发器的输出端会将上一次的数据传递给第二个触发器，第二个触发器的输出端会将上一次的数据传递给第三个触发器，以此类推。
如果我们在移位寄存器中插入一个数据输入端和一个数据输出端，则我们可以通过向数据输入端提供数据来改变移位寄存器中的数据。
同时，我们也可以通过读取数据输出端来获取移位寄存器中的数据。
三、移位寄存器的分类根据其工作方式和功能特点，移位寄存器可以分为以下几种类型：1.串行移位寄存器串行移位寄存器是最简单的一种移位寄存器。
它只有一个数据输入端和一个数据输出端，并且所有触发器都是按照顺序连接起来的。
当时钟信号到达时，每个触发器都会将其输入端接收到的数据保存在其输出端，并传递给下一个触发器。
最后，最后一个触发器的输出端上就会出现完整的串行数据。
2.并行移位寄存器并行移位寄存器是一种具有多个输入和多个输出的移位寄存器。
它可以同时处理多组并行输入信号，并将结果送到多组并行输出信号上。
与串行移位寄存器不同，每个触发器都可以独立地工作，从而实现了并行数据处理。
移位寄存器
移位寄存器寄存器在数字电路中，用来存放二进制数据或代码的电路称为寄存器。
寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。
一个触发器可以存储一位二进制代码，存放N位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。
按功能可分为：基本寄存器和移位寄存器。
移位寄存器移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下一次逐位右移或左移，数据既可以并行输入、并行输出，也可以串行输入、串行输出，还可以并行输入、串行输出，串行输入、并行输出，十分灵活，用途也很广。
目前常用的集成移位寄存器种类很多，如74164、74165、74166均为八位单向移位寄存器，74195为四位单向移存器，74194为四位双向移存器，74198为八位双向移存器。
反馈移位寄存器(一)、反馈移位寄存器的介绍1. 什么是反馈移位寄存器ai表示二值（0，1）存储单元，ai的个数n成为反馈移位寄存器的级。
在某一时刻，这些级构成该反馈移位寄存器的一个状态，共有2n个可能状态，每一个状态对应于域GF（2）上的一个n维向量，用（a1,a2,a3,…an）表示。
在主时钟周期的周期区间上，每一级存储器ai都将内容向下一级ai-1传递，并根据寄存器的当前状态f（a1,a2,a3,…an）作为an的下一时间内容，即从一个状态转移到下一个状态。
其中函数f（a1,a2,a3,…an）称为该反馈移位寄存器的反馈函数。
2. 线性反馈移位寄存器和非线性反馈移位寄存器如果反馈函数f（a1,a2,a3,…an）是a1,a2,a3,…an 的线性函数函数，则该反馈移位寄存器是线性反馈移位寄存器用LFSR表示，比如：f（a1,a2,a3,…an）=kna1⊕kn-1a2⊕….⊕k2an-1⊕k1an,其中系数ki∈{0，1}（i=1,2,3,…,n）。
相应的如果反馈函数f（a1,a2,a3,…an）是a1,a2,a3,…an 的非线性函数函数，则该反馈移位寄存器是非线性反馈移位寄存器。
(二)、反馈移位寄存器的性质1．移位寄存器序列反馈函数f（a1,a2,a3,…an）为n元布尔函数。
移位寄存器
161Biblioteka 9 10 0 1 11 8
7 2
U12 74LS194D
GND
74LS04D U2A
1
U11A
74LS04D 25 Hz U3
3 4 5 6 A B C D 7 2 9 10 0 1 11 8 SL SR S0 S1 ~CLR CLK GND VCC QA QB QC QD 16 15 14 13 12
+5V
Q=0时
LED亮
RD Q0 Q1 D1 Q2 D2 D3 Q3 S1
DIR D0 D1
D2
D3
S0 DIL CLK +5V
74LS194
DIR D0
S0 DIL CLK +5V
清0按键 1秒
S1=0,S0=1
CLK 右移控制
3 4 5 6 A B C D SL SR S0 S1 ~CLR CLK GND QA QB QC QD 15 14 13 12 VCC
×
1
1 1 1 1 1 1
×
1 1 1 0 0 0
0
×
×
×
× 1 0 × × × S1 S0 DSL
× × × ×
d0 d1 d2 d3 × × × × × × × × 1 0
保 持
d0 d1 Q0 Q1 Q2 右移输入1 Q0 Q1 Q2 右移输入0 1 0 左移输入1 左移输入0
× ×
1 0 × ×
4
1
1
1
0
1
可见，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。 EXIT
时序逻辑电路
工作原理举例说明
移位 脉冲 0 1 2 3 4 移位寄存器中的数 输入 移位寄存器中的数 数据 Q0 Q Q1 Q22 Q Q33 1 Q 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1
移位寄存器讲解
移位寄存器讲解1. 什么是移位寄存器？移位寄存器是一种基本的数字电路元件，用于将数据按位进行移位操作。
它由多个触发器（或者称为存储器元件）组成，可以在时钟的控制下，实现数据的输入、输出和移位操作。
2. 移位寄存器的分类根据移位方向和数据输入方式的不同，移位寄存器可以分为以下几种类型：2.1 串行输入的移位寄存器串行输入的移位寄存器每次只能输入一位数据，数据位依次串行输入到寄存器中。
这种类型的移位寄存器常用于串行数据通信和数据处理中。
2.2 并行输入的移位寄存器并行输入的移位寄存器可以同时输入多位数据，每位数据对应寄存器中的一个存储单元。
这种类型的移位寄存器常用于并行数据传输和存储器操作中。
2.3 串行输出的移位寄存器串行输出的移位寄存器每次只能输出一位数据，数据位依次串行输出到外部设备。
这种类型的移位寄存器常用于串行数据通信和数据处理中。
2.4 并行输出的移位寄存器并行输出的移位寄存器可以同时输出多位数据，每位数据对应寄存器中的一个存储单元。
这种类型的移位寄存器常用于并行数据传输和存储器操作中。
3. 移位寄存器的工作原理移位寄存器的工作原理可以分为两个方面：数据输入和数据移位。
3.1 数据输入对于串行输入的移位寄存器，数据从一个输入端口依次输入到寄存器中的各个存储单元。
每当时钟信号到来时，数据在存储单元之间进行移位操作，新的数据通过输入端口进入寄存器。
对于并行输入的移位寄存器，数据同时从多个输入端口输入到寄存器中的各个存储单元。
时钟信号到来时，数据保持不变，不进行移位操作。
3.2 数据移位无论是串行输入还是并行输入的移位寄存器，当时钟信号到来时，数据都会在存储单元之间进行移位操作。
移位的方向可以是向左移位（左移）或向右移位（右移），具体方向由控制信号决定。
移位寄存器的移位操作可以分为以下几种方式：3.2.1 逻辑右移逻辑右移是指将数据向右移位，最右边的位被丢弃，最左边的位用0填充。
3.2.2 逻辑左移逻辑左移是指将数据向左移位，最左边的位被丢弃，最右边的位用0填充。
移位寄存器存储器
简介
在数字电路中，用来存放二进制数据或代码的电路称为寄存器。寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来 构成的。一个触发器可以存储一位二进制代码，存放N位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。按功能可 分为：基本寄存器和移位寄存器。
移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左移，数据既可以并行输入、并行输出，也可以 串行输入、串行输出，还可以并行输入、串行输出，串行输入、并行输出，十分灵活，用途也很广。
原理Biblioteka 移位寄存器不仅能寄存数据，而且能在时钟信号的作用下使其中的数据依次左移或右移。
四位移位寄存器的原理图如图1所示。FF0、FF1、FF2、FF3是四个边沿触发的D触发器，每个触发器的输出端 Q接到右边一个触发器的输入端D。因为从时钟信号CP的上升沿加到触发器上开始到输出端新状态稳定地建立起来 有一段延迟时间，所以当时钟信号同时加到四个触发器上时，每个触发器接收的都是左边一个触发器中原来的数 据(FF0接收的输入数据D1)。寄存器中的数据依次右移一位。
利用移位寄存器能进行数据运算、数据处理，实现数据的串行—并行互相转换，还可接成各种移位寄存器式 计数器，如环形计数器、扭环形计数器等。
谢谢观看
移位寄存器存储器
在若干相同时间脉冲下工作的以触发器为基础的器件
01 简介
03 特点 05 分类
目录
02 原理 04 集成电路
在数字电路中，移位寄存器是一种在若干相同时间脉冲下工作的以触发器为基础的器件，数据以并行或串行 的方式输入到该器件中，然后每个时间脉冲依次向左或右移动一个比特，在输出端进行输出。这种移位寄存器是 一维的，事实上还有多维的移位寄存器，即输入、输出的数据本身就是一些列位。实现这种多维移位寄存器的方 法可以是将几个具有相同位数的移位寄存器并联起来。
移位寄存器指令的工作原理
移位寄存器指令的工作原理移位寄存器是一种数字电路，用于按位对二进制数进行移位操作。
它主要由触发器和选择线组成，常见的移位寄存器有移位左移寄存器和移位右移寄存器。
移位寄存器的工作原理如下：1. 移位寄存器的输入端接收要移位的数据，输出端则输出移位后的数据。
它的触发器通常为D触发器或JK触发器。
2. 移位寄存器有一个时钟输入端，读写操作一般在时钟的上升沿或下降沿触发。
当时钟触发时，移位寄存器开始工作。
3. 在移位寄存器中，一个数据位能够移入或移出寄存器。
当发生左移时，最左边的位（也就是最高位）移出寄存器，而右边的位则将向左移动一个位置，最右边的位则填充0或暂存。
当发生右移时，最右边的位移出寄存器，而左边的位向右移动一个位置，最左边的位则填充0或暂存。
4. 移位寄存器通过选择线对触发器进行控制，实现移位操作。
根据选择线的不同激活方式，移位寄存器可以实现向左移位、向右移位、循环移位、串行输入输出和并行输入输出等功能。
选择线的激活方式是通过对其输入线的电平控制来实现的。
5. 移位寄存器还可以与其他逻辑门、触发器和计数器等电路组合使用，形成更复杂的数字电路，如移位寄存器与加法器结合可以实现移位加法器。
移位寄存器的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 数据传输：移位寄存器可用于串行输入和输出，将并行数据转换为串行数据或将串行数据转换为并行数据。
这在通信系统和计算机中都有应用。
2. 数据存储：移位寄存器可以用来存储数据，并按照指令进行位移操作或者填充和清空操作。
如在计算机内存中，可以使用移位寄存器进行数据存储和读取。
3. 数据处理：移位寄存器可以用于逻辑运算、算术运算、码位转换等数据处理操作，比如在位运算和数值处理中，可以利用移位寄存器进行数据的移位、补码转换等。
4. 时钟同步：移位寄存器和时钟信号结合使用，可以实现时序的控制和同步功能。
比如在数字锁中，可以用移位寄存器实现密码序列和输入密码的同步。
总结来说，移位寄存器是一种能够对二进制数进行移位操作的数字电路。
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第10章移位寄存器本章大纲10.1 基本移位寄存器功能10.2 串行进入／串行输出移位寄存器10.3 串行进入／并行输出移位寄存器10.4 并行进入／串行输出移位寄存器10.5 并行进入/ 并行输出移位寄存器10.6 双向移位寄存器10.7 移位寄存器计数器10.8 移位寄存器应用10.9 故障检测10.10 关联标注的逻辑符号10.11 CPLD简介10.12 数字系统应用本章学习目标⏹识别移位寄存器中数据运动的基本方式⏹解释串行进入／串行输出、串行进入／并行输出、并行进入／串行输出和并行进入/并行输出移位寄存器是怎样运行的⏹描述双向移位寄存器怎样运行⏹确定约翰逊计数器的序列⏹设置环形计数器以产生指定序列⏹从移位寄存器中构建环形计数器⏹使用移位寄存器作为时间延迟设备⏹使用移位寄存器来实现串行到并行数据的变换器⏹实现基本移位寄存器控制的键盘译码器⏹通过用已知的测试模式“运行”系统来对数字系统进行故障检测⏹解释关联标注的ANSI/IEEE标准91-1984移位寄存器⏹描述基本的CPLD⏹在系统应用中使用移位寄存器重要术语⏹寄存器⏹级⏹移位⏹载入⏹双向⏹CPLD⏹逻辑阵列块(LAB)⏹宏单元简介移位寄存器是紧密关联于数字计数器的序列逻辑电路的一种类型。
寄存器主要用来存储数字数据并且一般不具有特征内部状态序列，而计数器则具有这样的序列。
但是也有例外，我们将在10.7节介绍它们。
在本章中，我们将学习移位寄存器的基本类型并展示几个应用。
同时，我们还介绍了一种重要的故障检测方法。
本章还介绍了复杂可编程逻辑设备(CPLD)。
固定功能逻辑器件74HC164 74HC165 74HC174 74HC194 74HC195可编程逻辑器件MAX 7000·数字系统应用概述数字系统应用阐释了本章中的概念。
我们介绍了一个控制建筑物中警报器的安全进入系统。
该系统使用两种类型的寄存器以及前几章所介绍的其他类型的设备。
该系统同时还含有一个存储器，其将是第12章数字系统应用的重点。
学习本章内容可访问/floyd。
10.1 基本移位寄存器功能移位寄存器由一组触发器组成，在数字系统中涉及数据存储和移位方面的应用中是很重要的。
寄存器和计数器不同，除了一些特别专业的应用之外，都没有特定的状态序列。
一般来说，寄存器主要用来存储和移位外部数据源进入其中的数据（1和0），并且一般不具有特征内部状态序列。
学完本节之后，你应当能够⏹解释触发器怎样存储一个数据位⏹定义移位寄存器的存储容量⏹定义寄存器的移位能力□寄存器可以由一个或者多个用以存储和移位数据的触发器组成。
寄存器是一种具有两种基本功能的数字电路：数据存储和数据移动。
寄存器的存储能力使其成为存储器设备类型。
图10.1阐释了这个概念，在D触发器中存储1或者0。
一个1应用于数据输入上，如图所示，同时应用一个时钟脉冲以通过置位触发器而存储这个1。
当输入上的1被移走之后，由于存储了1，所以触发器还是保持在置位状态。
应用相似的过程，通过复位触发器来存储0，如图10.1所示。
图10.1触发器作为存储元件寄存器的存储容量是它可以包含的数字数据的总位数（1和O）。
移位寄存器中的每一级（触发器）都表示存储容量中的一个位；所以，寄存器中的级数决定了它的存储容量。
寄存器的移位能力允许寄存器内数据在级间运动，或者根据时钟脉冲的应用，进入或者离开寄存器。
图10.2阐释了移位寄存器中的数据类型。
方块表示任意的4位寄存器，而箭头指示数据运动的方向。
(a)串行进入／向右移位／串行输出 (b)串行进入／向左移位／串行输出(c)并行进入／串行输出 (d)串行进入／并行输出（e）并行进入／并行输出 (f)循环右移 (g)循环左移图10.2移位寄存器的基本数据运动（我们用4个位做阐释。
位按照箭头所指的方向移动）10.1节复习答案在本章最后。
1．一般来说，计数器和移位寄存器之间的区别是什么？2．移位寄存器所执行的两个主要功能是什么？10.2串行进入／串行输出移位寄存器串行进入／串行输出移位寄存器顺序接收数据——也就是说，单线上一次只有一个位。
在输出上所产生的存储信息同样是串行形式。
学完本节之后，你应当能够⏹解释数据位怎样顺序进入移位寄存器⏹描述数据位怎样在寄存器中移位⏹解释数据位怎样从移位寄存器中顺序输出⏹开发并分析串行进入／串行输出寄存器的时序图让我们首先看看串行进入典型移位寄存器的一系列数据。
图10.3展示了一个用D触发器实现的4位设备。
利用4个级，这个寄存器可以存储4位数据。
图10.3串行进入／串行输出移位寄存器计算机常识在很多情况下，都需要清除计算机中的内部寄存器。
例如，寄存器可能要在算术运算或者其他运算之前被清除。
计算机中寄存器清除的一种方法是，使用软竹从寄存器中去除它本身所包含的内容。
当然结果总是为0。
例如，执行这个运算的计算机指令是SUB AL，AL。
利用这个指令，名称为AL的寄存器就被清除了。
图10.4阐释了4个位1010进入寄存器的情况，开始于最右边的位。
寄存器初始时为清除。
O首先被置入数据输入线上，使得FF0的D=0。
当第一个脉冲被应用时，FF0被复位，因此存储了0。
接下来是第二个位，也就是1，被应用于数据输入上，使得FF0的D=1而FF1的Q输出。
当第二个时钟脉冲发生时，数据输入上的D=0，这是因为FF1的D输入连接于1就被移位到FF0，使得FF0被置位；并且FF0中的0被移位到FF1中。
第三个位，也就是0，现在被置入数据输入线上，同时应用了一个时钟脉冲。
这个0 进入FF0，FF0中存储的1移位到FF1中，而FF1所存储的O移位到FF2中。
最后一位，也就是1，现在被应用于数据输入，同时应用了一个时钟脉冲。
这次1进入FF0，而存储在FF0中的0移位到FF1中，存储在FF1中的1移位到FF2，存储在FF2中的0移位到FF3。
这就完成了4位串行进入移位寄存器的过程，它们可以被存储任意长的时间，只要触发器具有直流电源即可。
□对于串行数据来说，一次转移一个位。
图10.4串行进入寄存器的4位(1010)Q输出离开，如图10.5 如果你想要得到寄存器输出的数据，数位就必须串行移出并在3Q输出上。
所示。
在刚刚描述的数据进入运算中的CLK4之后，最右边的位0就会出现在3时钟脉冲CLK6将第三个位移位到输出，而CLK7将第四个位移位到输出。
注意，当原始的4位数据移出时，可以同时移入更多的位。
图中所示的全0数据正在被移入。
图10.5 4位数据(1010)被串行移出寄存器同时被全0所取代示例10.1对于指定的数据输入和时钟波形，展示图10.6(a)中的5位寄存器。
假设该寄存器初始时被清除了（全0）。
解：第一个数据位(1)在第一个时钟脉冲上进入寄存器，然后在其余数位进入和移位的时候，该数据位从左到右移位。
在五个时钟脉冲之后，该寄存器含有1101001234 Q Q Q Q Q :参见图10.6（b ）。
图10.6 （参考F10-06文档进行核对）相关问题：如果该数据位反相的话，展示寄存器的状态。
寄存器初始时被清除了。
答案在本章最后。
8位串行进入／串行输出移位寄存器的传统逻辑方块符号如图10.7所示。
符号“SRG 8”表示具有8位容量的移位寄存器(SRG)。
图10.7 8位串行进入／串行输出移位寄存器的逻辑符号10.2节复习1．为图10.3中的移位寄存器开发逻辑图，使用J-K触发器来取代D触发器。
2．一个字节的数据串行进入8位移位寄存器中，需要多少个时钟脉冲？10.3 串行进入／并行输出移位寄存器在这种类型的寄存器中，数据位以10.2节中所讨论的方式串行（最右边的位首先进入）进入。
区别在于数据位从寄存器中取出的方式不同；在并行输出寄存器中，每一层的输出都是可用的。
一旦数据被存储后，每个位都出现在它自己的输出线上，并且所有的位都可 以同时使用，这和串行输出的逐位输出的基础不同。
在学完本节之后，你应当能够⏹ 解释数据位怎样并行从移位寄存器中输出⏹ 比较串行输出和并行输出⏹ 讨论74HC164 8位移位寄存器⏹ 开发并分析串行讲入/并行输出寄存器的时序图图10.8展示了一个4位串行进入/并行输出移位寄存器以及它的逻辑方块符号。
图10.8 串行进入／并行输出移位寄存器 示例10.2对于图10.9(a)中的数据输入和时钟波形，展示该4位寄存器(SRG4)的状态。
该寄存器初始时全为1。
图10.9 解：该寄存器在4个时钟脉冲之后，状态为0110。
参见图10.9(b)。
相关问题：如果数据输入在第四个时钟脉冲之后仍然是0，那么在三个附加的时钟脉冲之后，该寄存器的状态是什么？8位串行进入／并行输出移位寄存器74HC164是具有串行进入？串行输出运算的IC 移位寄存器的一个示例。
逻辑图如图 10.10(a)所示，典型的逻辑方块符号如部分(b)所示。
注意这个设备具有两个门控串行输入A 和B 和一个有效低电压的清除（CLR ）输入。
并行输出为 0Q 到7Q 。
(a)逻辑图(b)逻辑符号图1O.10 74HC164 8位串行进入／并行输出移位寄存器74HC164的一个样例时序图如图10.11所示。
注意输入A上的串行输入数据在输入B 变为高电压之后，移位并穿过寄存器。
图10.11 74HC164的样例时序图10.3节复习1．位序列1101顺序进入（最右边的位首先进入）一个初始为清除的4位并行输出移位寄存器上。
在两个时钟脉冲之后，Q输出是什么？2．串行进入／并行输出寄存器可以用作串行进入／并行输出寄存器吗？10.4 并行进入/串行输出移位寄存器对于具有并行数据输入的寄存器来说，数位同时进入位于并行线上的相应级上，而不是像串行数据输入那样逐位地进入一条线。
一旦数据完全存储在了寄存器中，串行输出就和10.2节中所描述的一样。
在学完本节之后，你应当能够⏹解释数据数位怎样并行进入移位寄存器中⏹比较串行输入和并行输入⏹讨论74HC165 8位并行载入移位寄存器⏹开发并分析并行进入，串行输出寄存器的时序图□对于并行数据来说，一次转移多个位图10.12阐释了一个4位并行输入／串行输出移位寄存器和一个典型逻辑符号。
注意有四条数据输入线D0、D1、D2和D3，以及一个SHIFT/LOAD输入，其允许4位数据并行进入寄存器中。
当SHIFT/LOAD为低电压时，门G1到G3被启动，允许每个数据位分别应用于相应触发器的D输入上。
当应用时钟脉冲时，D=1的触发器将会置位，而D=0的触发器将会复位，因此就同时存储了所有的4个位。
(a)逻辑图图10.12 4并行进入／串行输出移位寄存器（打开光盘中FI0-12文件进行核对）(b)逻辑符号 图10.12（续）当SHIFT/LOAD 为高电压时，门G 1到G3被禁止，而门G 4到G6被启动，这就允许数据位从某个级向右移位到下一级。