寄存器和移位寄存器
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。
3.2锁存器、寄存器和移位寄存器
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
3.2.3 移位寄存器
Q1
Q2
Q3
Q4
右移 寄存器
X
D
D
D
D
S
1
2
3
4
CP
其连接关系满足： Di＝Qin-1
Q1
Q2
Q3
输入∕输出
输出
功能
输出
模 式清
除
选择
S1 S0
控制 G1 G2
时 串入 钟
cp SL SR
A/ QA
B/ C/ D/ E/ QB QC QD QE
F/ QF
G/ QG
H/ QH
QA
QH
清 0 × 0 0 0 ××× 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 除 0 0 × 0 0 ××× 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
A/QA B/QB C/QC
D7 D6 D5
D/QD
D4
E/QE
D3
F/QF
D2
G/QG
D1
H/QH
D0
2
QA QB QC QD QE QF QG QH
QH
EN1 C2
G C
内容小结
锁存器、寄存器 移位寄存器 8位通用移位寄存器（74LS299）
1
1
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
寄存器实验实验报告
寄存器实验实验报告一. 引言寄存器是计算机中重要的数据存储器件之一，用于存储和传输数据。
通过对寄存器进行实验，我们可以更好地理解寄存器的工作原理和应用。
本实验旨在通过设计和测试不同类型的寄存器，深入掌握寄存器的各种功能和操作。
二. 实验设计本实验设计了两个寄存器的实验，分别为移位寄存器和计数器寄存器。
1. 移位寄存器实验移位寄存器是一种特殊的串行寄存器，它能够实现对数据位的移位操作。
本实验设计了一个4位的移位寄存器，分别使用D触发器和JK触发器实现。
实验步骤如下：1) 首先，根据设计要求将4个D或JK触发器连接成移位寄存器电路。
2) 确定输入和输出端口，将输入数据连接到移位寄存器的输入端口。
3) 设计测试用例，输入测试数据并观察输出结果。
4) 分析实验结果，比较不同触发器类型的移位寄存器的性能差异。
2. 计数器寄存器实验计数器寄存器是一种能够实现计数功能的寄存器。
本实验设计了一个二进制计数器，使用T触发器实现。
实验步骤如下：1) 根据设计要求将多个T触发器连接成二进制计数器电路。
2) 设计测试用例，输入计数开始值，并观察输出结果。
3) 测试计数的溢出和循环功能，观察计数器的行为。
4) 分析实验结果，比较不同计数器位数的性能差异。
三. 实验结果与分析在实验过程中，我们完成了移位寄存器和计数器寄存器的设计和测试。
通过观察实验结果，可以得出以下结论：1. 移位寄存器实验中，无论是使用D触发器还是JK触发器，移位寄存器都能够正确地实现数据位的移位操作。
而使用JK触发器的移位寄存器在性能上更加优越，能够实现更复杂的数据操作。
2. 计数器寄存器实验中，二进制计数器能够准确地实现计数功能。
通过设计不同位数的计数器，我们发现位数越多，计数范围越大。
综上所述，寄存器是计算机中重要的存储器件，通过实验我们深入了解了寄存器的工作原理和应用。
移位寄存器和计数器寄存器都具有广泛的应用领域，在数字电路设计和计算机系统中起到了重要作用。
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。
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
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
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。
-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。
寄存器与移位寄存器的设计与应用
寄存器与移位寄存器的设计与应用寄存器是计算机系统中重要的存储器件，用于存储和传输数据。
同时，移位寄存器是寄存器的一种常见类型，它具有特殊的移位功能。
本文将对寄存器和移位寄存器的设计与应用进行探讨。
一、寄存器的设计与功能寄存器是一种用于存储和传输数据的存储器件，常见的寄存器有通用寄存器、程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）等。
寄存器通常由触发器（flip-flop）构成，不同位数的寄存器可以存储不同位数的数据。
寄存器的设计与功能需根据具体应用场景进行确定。
例如，通用寄存器一般用于数据传输和运算操作，可以保存中间结果和临时数据。
而PC寄存器用于指示程序执行的位置，IR寄存器则用于存储当前执行的指令。
二、移位寄存器的设计与功能移位寄存器是一种特殊的寄存器，它具有位移（移位）功能。
常见的移位寄存器有移位寄存器、移位寄存器带有并行载入功能的移位寄存器等。
移位寄存器可以向左或向右移动数据位，常用的移位操作有逻辑左移（<<）、逻辑右移（>>）、算术左移（<<<）、算术右移（>>>）等。
移位操作可以用于数据的扩展、压缩、循环移位等场景。
在实际应用中，移位寄存器常用于数据的串行传输、数据的并行/串行转换等信息处理任务。
通过移位寄存器，可以有效地对数据进行处理和操作。
三、寄存器与移位寄存器的应用寄存器和移位寄存器在计算机系统中有广泛的应用。
以下列举几个常见的应用场景。
1. 数据存储和传输寄存器可以作为临时存储器，保存运算结果和中间数据。
通过寄存器的传输功能，可以在处理器和存储器之间进行数据的传递。
2. 状态存储寄存器可以用于存储和切换系统的状态。
例如，标志寄存器（Flag Register）用于存储程序运行的状态标志，如零标志、进位标志等。
3. 数据处理移位寄存器可以用于数据的扩展、压缩和转换。
通过适当的移位操作，可以对数据进行位操作，实现数据的处理和运算。
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
7 寄存器和移位寄存器1
J2 = K2 = Q1 Q0
Q0： 来一个CP，翻转一次； Q1：当Q0＝1时，可随CP翻转；
Q2：只有当Q1Q0＝1时，才能随CP翻转。
(5-26)
2. 列写状态转换表，分析其状态转换过程。
原状态 控 制 端 下状态 , , , CP Q2 Q1 Q0 J2＝ K2＝ J1＝ K1＝ J0＝1 K0＝1 Q2 Q1 Q0
(5-21)
二、 异步计数器的分析 在异步计数器中，有的触发器直 接受输入计数脉冲控制，有的触发 器则是把其它触发器的输出信号作 为自己的时钟脉冲，因此各个触发 器状态变换的时间先后不一，故被 称为“ 异步计数器 ”。
例1. 三位二进制异步加法计数器。
CP 计数 脉冲
D2 Q 2 Q2 D1 Q 1 Q1 D0 Q
0
Q0
(5-22)
CP 计数 脉冲
D0 Q 0
Q0
D1 Q 1 Q1
D2 Q
2
Q2Q1Q0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
Q0 Q1
Q2
结论： 1. 各触发器间时钟不一致， 所以称异步计数器； 2. Q2Q1Q0各位间为二进制关系； 3. 计数从000开始到111结束，然
启动 脉冲
G1
串行输出 S0 QA1QB1QC1QD1 S1 74LS194 (1) CP1 R1 A1 B1 C1 D1
S0 QA2QB2QC2QD2 S1 74LS194 (2) CP2 R2 A2 B2 C2 D2
CP
移位 脉冲
+5V
D0 D1 D2
D3 D4 D5 D6
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。
寄存器和移位寄存器(12)
第19讲 寄存器 和移位寄存器
Digital Logic Circuit
&
F3
1D D0 C1
1D Q0 D1 C1
1D Q1 D2 C1
1D
Q2 D3 C1
Q3
CP
Q0
Q1
Q2
Q3
状 态 图
2021/4/8
排列顺序： Q0nQ1nQ2nQ3n
1111 0000→1000→0100←1001
G1 &
M1
&
M0
1 G2
DSL
启动 信号
011 1 (a) 逻辑电路图
CP
时
Q0
序
Q1
图
Q2
Q3
(b) 时序图
18
2、扭环形计数器
Q0
Q1
第19讲 寄存器 Q2 和移位寄存器 Q3
Digital Logic Circuit
FF0
FF1
FF2
FF3
1D D0 C1
1D Q0 D1 C1
1D Q1 D2 C1
Q3
Q0
Q1
Q2
Q3
(a) 逻辑图
排列顺序： Q0nQ1nQ2nQ3n
0000→1000→1100→1110←1101←1010←0100←1001←0010
↑ 有效循环 ↓
↑
0001←0011←0111←1111
0101←1011←0110
(b) 状态图
20
由74LS194组成的扭环计数器
第19讲 寄存器 和移位寄存器
0001←0011←0111←1111
1001←0010←0101←119011
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应
串行输入的数据转化为并行数据进
行处理，比如64位处理器。
用
扩
（b）串行—并行转换：扩展单片机的并口
展
课中环节
课中环节
3.数据运算： D0 D1 D2 D3 十进制数 相当于
原 数 00 01
8
左移一位 0 0 1 0
4
左移二位 0 1 0 0
2
左移三位 1 0 0 0
1
÷2
应
÷4
用
÷8
扩
左移：从高位到低位，相当于除以2；
用
课后环节
设计要求：1.设计出仿真电路图；
学
2.预约创新实验室进行实物制作； 以 3.形成设计报告网络课程提交讨论。 致
用
敬请批评指正!
二、 移位寄存器的功用 1.存储代码
课中环节
八路互锁开关
课中环节
二、 移位寄存器的功用 2.串行—并行转换
（a）串行—并行转换
鼠标为串行输入，计算机CPU将
新
输入的数码就可以从DO 端串行输出。
知
课中环节
三、双向移位寄存器—74 LS194A 1思.逻考辑：符如号何与得管到脚左图移寄存器？
并行数据输入
左移串
右移串
行输入
行输入
控 制 端
S1 S0
DIR D0 D1 D2 D3 DIL
S1 74LS194 A CLK
S0
RD
Q0 Q1 Q2 Q3
CLK
RD′
课中环节
任 务 驱 动
课中环节
寄存器的功能及应用 集成电路74LS194A 移位的工作原理
内容
重点
任
难点
务
驱
动
D 触 发 器 ( D Flip-Flop)
信号
输入端 D 10 1D
CLK > C1
存储数据
Q 互补
输出端
Q
温
时钟脉冲
逻辑符号
故
特性方程： Q0*=D
知 新
一、 寄存器（Shift Register）
D0
1D
Q0
0
C1
R
Q0
D1
1D
Q1
1
C1
R
Q1
D2
0
1D
Q2
C1
R
Q2
D1 3
CLK
1D
Q3
C1
R
Q3
探 究 新
RD
知
74LS175的逻辑电路
课中环节
二、 移位寄存器（Shift Register）
1.概 念
移位寄存器用于寄存一组二值代码，并将 这组代码在脉冲的作用下进行移位的器件。
CLK
R1 D′
探
0000
究
新
知
2.功能
课中环节
74LS194A的功能表
RD S1 S0 工作状态
0 × × 置零
1 0 0 保持 1 0 1 右移 1 1 0 左移 1 1 1 并行输入
A4A3A2 A1
0S1 1S0
D IR D0 D1 D2 D3 DIL
S1 74LS194 A CLK
S0
S0
RD
Q0 Q1 Q2 Q3
CLK
RD′
巩 固 小
结
课后环节
课题的设计与制作
必做题目：花型1：8路彩灯从左到右顺次点亮， 全亮后逆序熄灭。
选作题目：花型2：8路彩灯从中间到两边对称地 逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐 次渐灭。
学
花型3：8路彩灯分两半，从左至右顺 以 次点亮，全亮后再全灭，循环三次。 致
展
右移：从低位到高位，相当于乘以2。
[例6.3.1] : 分析下图电路的逻辑功能
CLK1
8位并行
加法器
输 出 低 位
yyyy1302
(Y )
CLK 2
S1 S0
m0m1 m2m3 (M )
1
D0D1 D2 D3 RD
CP 74LS S1
194 S0
Q0
Q1
Q
2
QDIR 3
RD D0D1 D2 D3
1.功能：寄存物品；
2.特点：临时性； 一箱一物性。
存储二值代码；
探
暂时性；
究
一个基本单元只能 新 存储1位二进制数。 知
3.结构： 基本单元：触发器(Flip-Flop) N位寄存器用N个触发器构成
4.工作原理
D 1D
Q
探
CP ＞ C1 Q
究
D触发器：Q0*=D
新 知
5.典型集成电路：74HC175
课前环节
课前下达任务 1. 温 故：D触发器相关知识点 2. 研究课题：彩灯控制器的设计
彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不
同的节拍循环显示各种灯光，并且变换花型。 任
务
驱
实物演示，或是视频
动
目前观点： 1.时序逻辑电路设计的方法 2.单片机 3.译码器+门电路
课题简化： 使四路彩灯能够按照左
移和右移的顺序渐次点亮， 全亮后再顺次熄灭。
RD
Q0 Q1 Q2 Q3
1 10 0 0
CLK
1
任 务 求
仿解真
扭环形计数器 1
课中环节 0
1000 1
0 D IR D0 D1 D2 D3 D IL
S1
CLK
1 S0
RD
Q0 Q1 Q2 Q3
CLK
1
1000
1 01 00 000
1100 1110
1111
0000
0001
0011 0111
任 务 求
2.分 类
左移位
逻辑 功能
存储代码
单向移位 寄存器
寄存器 右移位
探 究
移位功能 双向移位 寄存器
新
寄存器
知
课中环节
二、 电路结构及工作原理
1.电路结构
并行数据输出端
串行数据输入端
Q0
DI
FF0
FF1
1D
ห้องสมุดไป่ตู้1D
> C1
> C1
CLK
Q11
Q2
Q3
FF2
1D
> C1
FF3
DO
1D
> C1
探
究
新
串行数据输出端 知
S1 74LS194 A CLK
S0
RD
Q0 Q1 Q2 Q3
CLK
R1 D′
探
究
新
知
课中环节
课题
研究课题:能环否使形四计路彩数灯器能够按照左移和
右移的顺序渐次点亮,，全亮后再顺次熄灭。
1000 0001
0100 0010
1000 10
0 D IR D0 D1 D2 D3 D IL
S1
CLK
1 S0
S1 74LS194 A CLK
S0
RD
Q0 Q1 Q2 Q3
CLK
R1 D′
探
0000
究
新
知
2.功能
课中环节
74LS194A的功能表
RD S1 S0 工作状态
0 × × 置零
1 0 0 保持 1 0 1 右移 1 1 0 左移 1 1 1 并行输入
A4A3A2A1
1S1 1S0
D IR D0 D1 D2 D3 DIL
S0
RD
Q0 Q1 Q2 Q3
CLK
R1 D′
探
A1 0 0 0
究
新
知
2.功能
课中环节
74LS194A的功能表
RD S1 S0 工作状态
0 × × 置零
1 0 0 保持 1 0 1 右移 1 1 0 左移 1 1 1 并行输入
A1 A2A3A4
1S1 0S0
D IR D0 D1 D2 D3 DIL
探
究
并行数据输出
双列直插式引脚图 新
知
2.功能
课中环节
74LS194A的功能表
RD S1 S0 工作状态
0 × × 置零
1 0 0 保持 1 0 1 右移 1 1 0 左移 1 1 1 并行输入
S1 S0
D IR D0 D1 D2 D3 DIL
S1 74LS194 A CLK
S0
RD
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
Q0 Q1 Q2 Q3
CLK
R1 D′
探
0000
究
新
知
2.功能
课中环节
74LS194A的功能表
RD S1 S0 工作状态
0 × × 置零
1 0 0 保持 1 0 1 右移 1 1 0 左移 1 1 1 并行输入
A4A3 A2
0S1 1S0
D IR D0 D1 D2 D3 DIL
S1 74LS194 A CLK
Q0 FF1
1D
> C1
Q1 FF2
1D
> C1
Q2 FF3
1D
> C1
Q3 DO
探 究 新 知
课中环节
思考：经过多少个脉冲在并D行I串—行串输行入转的换
数据能在DO端串行输出？
Q0
Q1
Q2
Q3
FF0
FF1
1011 DI 1D
1D
FF2
FF3
1D
1D
DO
> C1
> C1
> C1
> C1