若干常用的时序逻辑电路_寄存器和移位寄存器

n 1 n n 2 n 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1
0
1）S1=S0=0时： 保持； 2）S1=0 ，S0=1时： Q Q 右移； 3）S1=1 ，S0=0时： Q Q 左移； 4）S1=S0=1时： Q D 并行输入并行输出。
n 1 1
Q Q
n 1
n 1
n
1
0
22
集成寄存器74LS194的应用举例 用2片74LS194A设计8位双向移位寄存器
Q0 Q1 Q2 Q3 DIR DIR Q0 Q1 Q2 Q3 DIL S1 74LS194A S0 双向移位寄存器 Rd CP D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3 Q4 Q5 Q6 Q7 DIR Q0 Q1 Q2 Q3 DIL S1 74LS194A S0 双向移位寄存器 Rd CP D0 D1 D2 D 3 D4 D5 D6 D7 DIL
Q S R Q S R
n 1 1 1 1
n 1
Q R
n 1 1
1
1
1
20
由逻辑图可知：
R Q SS D S S Q S S Q S S Q R Q SS D S S Q S S Q S S
n n 2 n 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0
D0 ＝ DI D1 ＝ Q 0
并
串行 输出 DO
Q3 D Q
D2 ＝ Q 1 D3 ＝ Q 2
输 出
Q1 D Q Q0 D Q
行
Q2 D Q
DI 串行 输入 CP 移位 脉冲
10
清零 脉冲 CLR
RD
串行 输出
Q3 D Q
Q2 D Q
Q1 D Q
Q0 D Q
DI（1101） CP
移位 工作原理： 脉冲 设初态 Q3Q2Q1Q0 ＝ 0000 Q3Q2Q1Q0 D3D2D1D0 D ＝ Q
8位寄存器
并行输出
1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
并行输入
2
4位寄存器74LS75
CPA
D0 D1 D2 D3 并行输入 CPB 图6.3.1 74LS75的逻辑图
3 2
D2 ＝ Q 1 D1 ＝ Q 0 D 0 ＝ DI
0 0 0 0 1
0 0 0 1 1
0 0 1 1 0
0 1 1 0 1
0 0 0 1 1
0 0 1 1 0
0 1 1 0 1
1 1 0 1 0
经过4个移位脉冲后，串行输入的数据，并行输出。 11
串行 输出
Q3 D Q
Q2 D Q
Q1 D Q
24
1）主体电路：两片74283构成的8位并行加法器； Y=y7 y6 y5 y4 y3y2 y1 y0 =A+B =A7 A6 A5 A4A3 A2 A1 A0+ B7B6B5B4B3B2B1B0 2）两片74LS194构成的8位移位寄存器，产生加数 A=A7 A6 A5 A4A3 A2 A1 A0 ； 3）两片74LS194构成的8位移位寄存器，产生加数 B=B7B6B5B4B3B2B1B0。
0 0 0 0 0
12 经过8个移位脉冲后，串行输入的数据从Q3端串行输出。
四位串入 - 串出的左移寄存器
并
串行 输出 清零 脉冲 CLR
Q3 D Q
行
输
出
Q1 D Q Q0 D Q
Q2 D Q
DI 串行 输入
CP 移位 脉冲
D0 ＝ DI D1 ＝ Q0
RD
D2 ＝ Q1
D3 ＝ Q2
2. 四位串入 - 串出的右移寄存器：
26
Q0 Q1 Q2 Q3 并行输出
3
4位寄存器74LS175
CP
D0
D1
Q0
Q1
D2
D3 Rd 图6.3.2 74HC175的逻辑图
Q2
Q3
4
CC4076：三态输出的4位寄存器
选通端
置数/保持端 1）LDA+LDB=1时： 电路装入数据； 2）LDA+LDB=0时： 电路保持状态；
3）ENA=ENB=0时： Q端数据输出； ENA+ENB=1时： 输出处于高阻态；
R Q SS D S S Q S S Q S S
n n 2 n 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1
0
19
74LS194的工作原理
（1）RD=0时： 清零, Q3 Q2 Q1Q0=0000; （2）RD=1时：
CP0 = CP1= CP2= CP3= CP
以FF1为例说明 （CP= 时）
并行输入－串行输出 并行输入－并行输出
7
输入
FF
FF
FF
FF
输出
串入－串出 一个输入端，一个输出端 输入 输出
FF
FF
FF
FF
串入－并出 一个输入端，多个输出端
8
FF
FF
FF
FF
输出
并入－串出 入 多个输入端，一个输出端
输
输
FF FF FF
出
FF
并入－并出 多个输入端，多个输出端
输
入
9
1. 四位串入 - 串出的左移寄存器
15
四位串入 - 串出的 右移寄存器：
D0
四位串入 - 串出的 左移寄存器：
D0 ＝ DIL ＝ Q1 D1 ＝ Q0 D1 ＝ Q2 D2 ＝ Q1 D2 ＝ Q3 D3 ＝ Q2 D3 ＝ DIR S＝0 时， 也能够实现左移 , 方案可行 !
D0 = S DIL ＋ SQ1 = 1· IL + 0· 1 = DIL D Q D1 = SQ0 ＋ SQ2 = 1· 0 + 0· 2 = Q0 Q Q D2 = SQ1 ＋ SQ3 = 1· 1 + 0· 3 = Q1 Q Q Q D D3 = SQ2 ＋ S DIR= 1· 2 + 0· IR = Q2
第13讲 若干常用的时序逻辑电路——
寄存器和移位寄存器
在数字系统中，常常会使用大量的时序 电路，如寄存器，计数器等，它们都有十分 明显的功能特征，是时序电路的典型代表。 正确地分析它们，对我们以后使用这些器件 以及分析其它时序电路有非常大的帮助。 6. 3.1 寄存器和移位寄存器 一、寄存器 寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时 存放数据或指令。由于一个触发器可以存储1位 信息，n个触发器就可以存储n位信息，因此就 1 可以构成一个n位的寄存器。
n 1
n 2
1
n 1
1
1
21
DIR S1 S0 CP
Q0
Q1
Q2
Q3 D IL Rd
74LS194A 双向移位寄存器 D0 D1 D2 D3
RD 0 1 1 1 1
CP
X
S1 X 0 0 1 1
S0 功 能 异步清零 X 0 保 持 1 右移(从Q0向右移动) 0 左移(从Q3向左移动) 1 并入 - 并出
＝ Q0 D2 ＝ Q1 D3 ＝ Q2
D1
S＝1 时， 确实能够实现右移 ! D0 = S DIL ＋ SQ1 = 0· IL + 1· 1 = Q1 D Q D1 = SQ0 ＋ SQ2 = 0· 0 + 1· 2 = Q2 Q Q D2 = SQ1 ＋ SQ3 = 0· 1 + 1· 3 = Q3 Q Q Q D D3 = SQ2 ＋ S DIR= 0· 2 + 1· IR = DIR
其余的线，同学们自己完成！
DIR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 DIL
23
例6.3.1 试分析图6.3.8 电路的逻辑功能，并 指出在图6.3.9所示的 时钟信号及S1、S0作用 下t4时刻以后，输出Y 与输入M、N在数值上 的关系。
那么，就需使： D0 = SDIL＋ SQ1 D1 = SQ0 ＋ SQ2 D2 = SQ1 ＋ SQ3 D3 = SQ2 ＋ SDIR
需要把这个设想检查验证一下。 14
四位串入 - 串出的 右移寄存器：
D0
四位串入 - 串出的 左移寄存器：
D0 ＝ DIL
＝ Q1 D1 ＝ Q2 D2 ＝ Q3 D3 ＝ DIR
DI 串行 输入
D Q3 Q D Q2 Q D Q1 D Q0 Q
串行 输出 CP
D0 ＝ Q 1
Q
D1 ＝ Q 2 D2 ＝ Q 3
D3 ＝ DI
13
移位 在同一电路中，如何实现既 提示：左移、右移有乘法和除法 脉冲
能左移，又能右移 ? 的功能！
3. 双向移位寄存器的构成 ：
设置控制端 S
S＝0 时，左移 ； S＝1 时，右移 。
t1时刻: S1=S0=1,74LS194处于并行输入状态， M和N分别存入两个8位移位寄存器；
t2时刻: M和N同时右移一位，相当于两数各乘2； 到t4时刻:
M又右移了两位，相当于M又乘4； Y=M ×8+N ×2
25
第13讲 若干常用的时序逻辑电路—— 寄存器和移位寄存器
结 束
作业：P348 题6.9
VCC Q0 Q1 Q2 Q3 CP S1 S0
16
15 14 13 12 11D CP S1 S0 74LS194 CLR
R
1 2
A
3
B
4
C
5
D
6
L
7 8
RD DIR D0 D1 D2 D3 DIL GND