数字逻辑第6章(2)寄存器与移位剖析

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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。

数字电路寄存器和移位寄存器

Q0 0 0 0 DL 0
Q1 0 0 DL 0 DL1
Q2 0 DL 0 DL1 DL 2
CP Q0 Q1 Q2
并行输出 Q0 右移数据输入 DR
J F0 K J F1 K J F2 K
Q1
Q2 右移数据输出 DR
CP 1↓ 2↓ 3↓
Q0 0 DR 0 DR1 DR 2
Q1 0 0 DR 0 DR1
具有移位功能的寄存器称为移位寄存器f0q0f2cpq1q2左移数据输入dl左移数据输出三位左移寄存器并行输出编辑pptcpq0q1q2编辑pptq1q2右移数据输入dr右移数据输出dr三位右移寄存器并行输出编辑ppt2
§7.5寄存器和移位寄存器
寄存器：能够存放数码移位寄存器：能够存放数码，还可以将数码移位。一、寄存器（主要部件为触发器） 1.数码要存得进 2.数码要记得住 3.数码要取得出
锁存器：同步式触发器构成的寄存器。寄存器：一般指克服了空翻的时钟触发器 1.四位双稳态锁存器(TTL7477)
Q1 D1 D F1 D2 D F2 Q2 D3 D F3 Q3 D4 D F4 Q4
CP1--2 CP1--2 CP3--4
Q1 D1 Q2 D2 Q3 D3 Q4 D4
CP3--4 真值表：(同步触发器)
111
b.扭环形计数器（M=2n)
Q0 Q1 Q2
D
F0
__
F1
__
F2
__
复位 CP
R
R
R
真值表：(维阻触发器)
CP Q0 0 1↑ 2↑ 3↑ 4↑ 5↑ 6↑ 1 1 1 0 0 0 Q1 0 0 1 1 1 0 0 Q2 0 0 0 1 1 1 0

数字电路与逻辑设计第6章-2-寄存器-移位寄存器

0
—————
1
1 ————
2
0 1 ———
3
0 0 1 ——
4
1 0 0 1—
5
11001
并行输出 1 1 0 0 1
波形：
并行输出脉冲移存脉冲
Q1
Q2
Q3 Q4 Q5
1 00 1
1
1 0
0
1
B 并行转换为串行（输入是并行，输出是串行）
组成：右移移位寄存器和输入电路分析：由于是D触发器，有Qn+1=D
三、寄存器，移位寄存器。
寄存器是一种常用的时序逻辑电路,用来存储多位二进制代码。这些代码可以是数据，指令，地址或其他信息。由于一个触发器只能存放一位二进制代码，因此，用n个触发器和一些起控制作用的门电路，可以组成 n位寄存器。
按功能划分，寄存器可分为：数码寄存器移位寄存器
1 、数码寄存器
1、环形计数器
1. 连接方法： ——将移位寄存器的最后一级输出Q反馈到第一级的Ｊ、K输入端； 2. 判断触发器个数n ： ——计数器的模为Ｍ＝ｎ(n为所需移位寄存器的位数)
移位寄存器构成的移位计数器
2．扭环形计数器
为了增加有效计数状态，扩大计数器的模，可用扭环形计数器。
一般来说，N位移位寄存器可以组成模2N的扭环形计数器，只需将
电路结构分析：
串行输入数据DI加到片Ⅰ的J，K和D0端。
片Ⅰ的D1端接0，作为标志码，片Ⅰ其余的D2，D3接1。
片Ⅱ的串行数据输入端J， K接片Ⅰ的Q3。片Ⅱ的输入端D0~D3均接1。片Ⅱ的Q3输出作片Ⅰ和片Ⅱ的SH/LD输入。
工作过程：
①器件通过CR清0，使所有Q输出均为0，包括片Ⅱ的Q3=0。

寄存器与移位寄存器

J
/K 1 0 0 1
Q0n+1 Q0 0 /Q0 1
1 1
1 Q 2 CP Qn 3 ＝
1、74195逻辑符号
J
SH / LD 74195 CR CP Q Q Q Q Q 0 1 2 3 3
/K 1
Q0n+1 Q0
J K
D0 D1 D2 D3
0
0
1 1
0
0 1
0
/Q0 1
2、74195功能表：
X 0 0 0 1 1 1
X 0 1 1 0 0 1
X X
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
X X X X X X X 1 X X 0 X 1 X X 0 X X X X d0
X X X X X X d1
X X X X X X d2
X X X X X X d3
0 Qn 0 1 0 n Q1 n Q1 d0
0 n Q1 Qn 0 Qn 0 n Q2 Qn 2 d1
☆
特征方程：
Q D
Q D
Q D
Q D
Q1n1 D1 Vi CP n 1 Q2 D2 Q1 CP Q3n1 D3 Q2 CP n 1 Q4 D4 Q3 CP
4
3
2
1
VI
CP
★ 移位寄存器移存规律：
1 Qn Di Qi1 i
0 1 2 3 0 1 2 3 10 11 12 13
13
1
DI0DI1DI2
DI3DI4DI5DI6
20
21
22
23
23
SH / LD Q10Q11Q12 Q13Q20Q21

(二)移位寄存器[共2页]

––触发器和时序逻辑电路219 第9单元输出端为正常逻辑状态，可用来驱动总线或负载；当1OE 或2OE 为高电平时，输出为高阻状态。

数据选通端12IE IE 、可控制数据是否进入触发器，当它们为低电平时，在时钟脉冲CP 上升沿作用下，数据0123D D D D 被送入相应的触发器。

（二）移位寄存器1．移位寄存器在进行数据计算时，常常要求将数据左移或右移，具有移位功能的寄存器称为移位寄存器。

“移位”是指在CP 脉冲的作用下将数码逐位移动。

按照在移位脉冲CP 作用下移位情况的不同，将移位寄存器分为单向移位（右移是高位向低位移动，左移是低位向高位移动）和双向移位两大类。

（1）4位右移移位寄存器电路如图9-31所示，它由4个上升沿触发的D 触发器构成。

右移移位寄存器的电路结构是：各高位触发器的输出端Q 连接至相邻低位触发器的输入端D ，最高位触发器的输入端D 3为待存数据送入端（从低位到高位逐位输入），最低位触发器的输出端Q 0为寄存器串行输出端。

图9-31 4位右移移位寄存器电路4位待存的数码从触发器F 3的数据输入端D 3输入，CP 为移位脉冲输入端。

待存数码在移位脉冲的作用下，从低位到高位依次串行送到D i 端。

若要将数码D 3D 2D 1D 0（1011）存入寄存器，在存数操作之前，先用D R （负脉冲）将各个触发器清零。

然后，将数码1011依次加到最高位寄存器的输入端。

根据数码右移的特点，在移位脉冲的控制下应先输入最低位D 0，然后从低到高，依次输入D 1、D 2、D 3。

当输入数码为1011时，移位情况见表9-15。

表9-15右移寄存器的状态表 CP输入数据3210Q Q Q Q n n n n Q Q Q Q +1+1+1+13102n n n n 说明 ↑1 0 0 0 0 1 0 0 0 连续输入 4个脉冲 ↑1 0 0 1 0 1 1 0 0 ↑0 0 1 0 1 0 1 1 0 ↑ 1 1 0 1 11 0 1 1从4个触发器的输出端3210Q Q Q Q 还可以同时输出数码，即并行输出。

寄存器和移位寄存器通用课件

通过多个寄存器之间的数据传输和运算，可以制计算机运行
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课件PPT

利如用何集设成计双流向水移灯位控寄制存电器路74？194 0DQD设0DDD能11DQ4C能1集集寄1寄寄集 0D数寄1集A设数4DA特C11集1A1集数寄能DDQ寄1集D集集QDDD能触能一Q再D寄寄数D寄寄设数四行特A0数一 A一1再1集0Q行四行设集CQ寄1Q寄1触四行4D特能14数A集寄一特A4四行1特集寄11D设寄个个个个个rrr、、RRRLRRRRLR触触触触触触触触ABAAABAAA为为为寄够够成成存存存成据存成寄据点成成据存够存成成成够发够般经存存据存存寄据位输点据般般经成输位输寄成存存发位输点够据成存般点位输点成存寄存nn、nnnnnn为为为为为为为为为为CCCCCBB发发发发发发发发+异异异QQQQQQQQQQ存暂暂双双器器器双从器双存从存双双从器暂器移双双暂暂所过器器从器器存从数入存从所所过双入数入存双器器器数入存暂从移器所存数入存双器存器PPPPP、、Q左左1右右右右右右右右BBBBBQQAAAAAAAAAA之之之之之器器器器器器器器0步步步B器存存向向中要中向高中向器高入向向高中存要位向向存是存说4要要高中中器高码并入高说说4向并码并器向中中是码并入存高位中说入码并入向要器中CCCCnnnnnnnnnnQ移移QQQQQ移移移移移移移移、111111111111个个后后后后后构构构构构构构构nn、、清清清B的数数移移存存存移位存移的位新移移位存数存寄移移数具数的存存位存存的位寄行新位的的移行寄行的移存存具寄行新数位寄存的新寄行新移存的除BBBBB串串串串串串串串串串nQCC，，，，，nnnnn成成成成成成成成DDQQ零零零+原码码位位放放放位至放位原至的位位至放码放存位位码备码 “放放至放放原至存输的至“ “位输存输原位放放备存输的码至存放“的存输的位放原触CCCCCPPC行行0行行行行行行行行1QQQQ为为DD44之之444的的的的的的的的、QQQQQQ端端端始（（寄寄的数的寄低的寄始低数寄寄低的（数器寄寄（记（数数低的的始低器出数低寄寄出器出始寄的的记器出数（低器的数器出数寄数始发位位位位位nnBBBB数数BBBBBB数数数数数数数数Q并并后后右右右右右右右右QnnnnQQQQQ000000000000，，，nnnnnn状或或存存各码各存位各存状位码存存位各或码7存存或忆或码码位各各状位将的码位存存的将的状存各各忆将的码或位7各码将的码存码状器串串串串串C据据DDDDDDCCCCC据据据据据据据据行行44，，移移移移移移移移nCCCnnnnn态指指器器种，种器依种器态依时器器依种指，器器指功指，，依种种态依欲寄时依器器寄欲寄态器种种功欲寄时指依种时欲寄时器，态外1111行行行行行0+为输输输输输输输输输输PPP数数99输输寄寄寄寄寄寄寄寄1为为为为令令数必数次数为次自次数令必令能令 ”必必次数数为次寄存自次” ”存寄存为数数能寄存自令次数”自寄存自必为，7777777777744数数数数并入入QQQQQQQQQQ入入入入入入入入据据44444444444具具入入存存存存存存存存Q111111111111QQQQQ脉脉脉CCCCCCCCCC代代据须据移据移动移据代须代的代是须须移据据移存器动移是是器存器据据的存器动代移据是动存器动须还QQQQQ11111111111据据据据行端端D端端端端端端端端nnnnnnnnnnDDDDD输输99999999999有有的的器器器器器器器器33333冲冲冲n码码，有，至，至清至，码有码基码指有有至，，至的。清至指指。的。，，基的。清码至，指清的。清有有44444444444输输输输输nnnnnQQQQQ输+入入清清4422222控控控1））有以有寄有寄除寄有）以）本）用以以寄有有寄数除寄用用数有有本数除）寄有用除数除以一入入入入入位位出QQQQQ端端零零制制制的的时下时存时存寄存时的下的单的无下下存时时存码寄存无无码时时单码寄的存时无寄码寄下些11111转转转转转串串端QQQQQ、、端端端数数需三需器需器存器需数三数元数空三三器需需器预存器空空预需需元预存数器需空存预存三控换换换换换行行00000静静=====字字要个要要器要字个字。字翻个个要要先器翻翻先要要。先器字要翻器先器个制成成成成成数数00000态态00000器器依方依依的依器方器器现方方依依分的现现分依依分的器依现的分的方作QQ据据QQQ00000保保3333300000件件次面次次原次件面件件象面面次次别原象象别次次别原件次象原别原面用可可QQQQQ，，，，，持持22222称称移的移移始移称的称称的的的移移加始的的加移移加始称移的始加始的的从从串串串串串QQQQQ、、为为位功位位数位为功为为边功功位位在数边边在位位在数为位边数在数功门QQ11111行行行行行并并QQQQQ33寄寄（能（（码（寄能寄寄沿能能（（各码沿沿各（（各码寄（沿码各码能电端端数数数数数00000行行的的的的的存存低：低低。低存：存存型：：低低触。型型触低低触。存低型。触。：路串串据据据据据置置并并并并并器器位位位位器器器触位位发触触发位位发器位触发相行行DDDDD数数行行行行行00000，，向向向向，，，发向向器发发器向向器，向发器配输输为为为为为、、数数数数数属属相相相相属属属器相相的器器的相相的属相器的合出出11111左左据据据据据11111于于邻邻邻邻于于于构邻邻输构构输邻邻输于邻构输。00000移移输输输输输11111复复高高高高复复复成高高入成成入高高入复高成入、、出出出出出杂杂位位位位杂杂杂的位位端的的端位位端杂位的端右右的的移移移移的的的寄移移，寄寄，移移，的移寄，移移时时动动动动时时时存动动在存存在动动在时动存在和和序序或或或或序序序器或或存器器存或或存序或器存动动电电高高高高电电电。高高数。。数高高数电高。数态态路路位位位位路路路位位指指位位指路位指保保。。向向向向。。。向向令令向向令。向令持持相相相相相相（（相相（相（功功邻邻邻邻邻邻邻邻邻CCCCPPPP能能低低低低低低低低低脉脉脉脉，，位位位位位位位位位冲冲冲冲是是移移移移移移移移移上上上上功功动动动动动动动动动升升升升能能）））））））））沿沿沿沿较较，，，，，，，，，））））为为以以以以以以以以以的的的的齐齐满满满满满满满满满作作作作全全足足足足足足足足足用用用用的的数数数数数数数数数下下下下双双据据据据据据据据据，，，，向向处处处处处处处处处待待待待移移理理理理理理理理理存存存存位位的的的的的的的的的数数数数寄寄需需需需需需需需需码码码码存存求求求求求求求求求存存存存器器。。。。。。。。。入入入入。。相相相相应应应应的的的的触触触触发发发发器器器器中中中中，，，，同同同同时时时时从从从从各各各各触触触触发发发发器器器器的的的的端端端端输输输输出出出出，，，，所所所所以以以以称称称称为为为为并并并并

-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。

《数字电路与数字逻辑》第六章3-11页PPT精品文档

d0 d1 d2 d3
Q0 nQ1nQ2 nQ3 n
异步清“0” 并行输入保持
CP CR
74175移位功能：将Q0接D1、Q1接D2、Q2接 D3 。此时寄存器成串入/串出的右移移位寄存器。
6.4.2移位寄存器
1）五种类型（串入—并出单向；串入—串出单向；串并入—串出单向；
串并入—并出单向；串并入—并出双向）
（2）4位右移移存器74195（具有双端串行输入、并行输入和串、并行输出功能）
S/L J K

CR
CP
Q Q Q Q n1 n1 n1 n1
01
23
功能
0
0 0 0 0
异步清除
1
00
51
01
1
10
1
11
1
↑
0 Q0nQ1nQ2n 串入、右移
1
↑
Q0 nQ0 nQ1 nQ2 n
6
1
↑
M0 1
CR 74194(II) >CP
M1
DSR
D0 D1 D2 D3
1
1
0 D’0 D’1 D’2
I
II
启动
Q0 Q 1 Q2 Q3

Q0 Q1 Q2 Q3

CP1↑ CP2↑ CP3↑ CP4↑ CP5↑ CP6↑ CP7↑
0 D’0 D’1 D’2 1 0 D’0 D’1 1 1 0 D’0 11 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1
M0
M1
D0
D1
D2
D3
DS
L
DS
L
M0
M1
CP
串入 D’6~ D’0

651 寄存器和位移寄存器 (2) 共48页PPT资料

1101全部存入了寄存器中。这种输入方式称为串行
输入方式。由于右移寄存器移位的方向为
DI→Q0→Q1→Q2→Q3，即由低位向高位移动，所以又称为上移寄存器。
（2）左移寄存器
并
行
输
出
串行输出
Q0
Q1
Q2
FF0 D0 1D Q
FF1 D1 1D Q
FF2 D2 1D Q
FF3 D3 1D Q
Q3
DI 串行输入
1. 基本寄存器（P.279.）
寄存器——存储二进制数码的时序电路组件—— 集成数码寄存器74LSl75 、74HC/HCT374内部电路：
Q0 Q0 FF0
Q
1D ∧C1 R
Q1 Q1 FF1
Q
1D ∧C1 R
Q2 Q2 FF2
Q 1D ∧C1 R
Q3 Q3 FF3
Q 1D ∧C1 R
1 D 0 CP
∧ ∧ ∧ ∧
C1
C1
C1
C1
R
R
R
R
CP CR
特点：右触发器输出端反馈到左邻触发器的输入端。
（3） 8位移位寄存器74LS164
逻辑符号
10
11
12
13
3
4
5
6
A、B——串行输入数据端
R d ——异步清零端
CP ——移位脉冲输入端 QH～QA为输出端
2 B
1 A
QH
QG
QF
QE
QD
QC
9
Rd
QB
D0 D1 D2 D3
(b) 逻辑功能示意图
2. 非二进制计数器（P.295.）
N进制计数器又称模N计数器。当N=2n时，就是前面讨论的n位二进制计数器；当N≠2n时，为非二进制计数器，如十进制、七进制、十二进制计数器等。非二进制计数器通常用集成计数器芯片构成，构成方法通常为反馈清零法和反馈置数法；也有采用分立元件———用单个触发器构成的，其构成方法多为反馈阻塞法。

寄存器和移位寄存器课件

数字电路与系统东南大学信息科学与工程学院第七章常用时序逻辑电路模块及应用寄存器和移位寄存器计数器序列信号发生器7.1 寄存器和移位寄存器寄存器◆寄存器是存储二进制信息的时序电路，它具有接收和寄存二进制数码的功能；◆前面介绍的触发器，我们曾经说过，它有两个基本功能：存储一位二进制信息；能够置位、复位；◆因此，触发器就是一种可以存储一位二进制信息的寄存器；◆将n个触发器合并起来使用，可以存储n位的二进制信息，也就是构成了n位的寄存器；时序逻辑电路模块我们常用的时序逻辑电路，很多有现成的集成电路产品，这包括：寄存器、移位寄存器、计数器、脉冲序列发生器、以及一些常用的驱动电路；本章的目的是介绍常用的时序逻辑器件，在此基础上，同学们能够查阅集成电路手册中的器件逻辑符号和功能表，学会使用相关的器件；能够使用集成时序逻辑模块，设计相应的电路；具备分析和设计逻辑器件基本功能电路的能力；了解集成时序逻辑电路功能模块的种类；◆该电路的数码接收过程为：●先将需要存储的四位二进制数码送到数据输入端D0～D3；●在CP端送一个时钟脉冲，脉冲上升沿后，四位数码并行地出现在四个触发器的Q端；●74175的功能表：移位寄存器◆移位寄存器不但可以寄存数据，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数据能够根据需要向左或向右移动；◆4位右移移位寄存器：◆我们来看这个电路的工作：◆设移位寄存器的初始状态为0000，串行输入数码D I=1101，从高位到低位依次输入；◆在4个移位脉冲作用后，输入的4位串行数码1101全部存入了寄存器中；再经过4个脉冲，数据全部移出了移位寄存器；◆其工作的状态表：再经过4个脉冲，与前面的时序图对应，其输入和输出？集成右移移位寄存器74195◆根据上面的分析，可以得到74195的功能表：◆74195的电路符号：（2）左移寄存器◆采用4位D触发器构成，数据由最右边的触发器D端输入；◆串行输出端为最左边的触发器Q端；(3)双向移位寄存器观察右移寄存器和左移寄存器，引入一控制端S，很容易构成既可左移又可右移的双向移位寄存器；◆其中，D SR为右移串行输入端，D SL为左移串行输入端；◆我们分析这个电路：◆当S=1时，D0=D S R、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=D SL，在CP脉冲作用下，实现左移操作；（4）集成移位寄存器74194，就是双向移位寄存器74194的功能表74194逻辑符号图和引脚图由功能表可以看出74194具有如下功能:◆异步清零：当R D=0时，即刻清零，与其他输入及CP无关；◆当R D=1时，74194有4种工作方式，S1、S0是控制端：⏹当S1S0=00时，不论有无CP到来，各触发器状态不变；⏹当S1S0=01时，在CP的上升沿作用下，实现右移操作，即DS R →Q→Q1→Q2→Q3；⏹当S1S0=10时，在CP的上升沿作用下，实现左移操作，⏹即S L→Q3→Q2→Q1→Q0；⏹当S 1S 0=11时，在CP 的上升沿作用下，实现置数操作：D 0→Q 0，D 1→Q 1，D 2→Q 2，D 3→Q 3 ；(5)移位寄存器用作计数器①环形计数器◆该计数器共4个状态；◆为模4计数器；◆环形计数器的电路十分简单，N位移位寄存器可以计N个数；实现模N 计数器；◆状态为1的输出端的序号，即代表收到的计数脉冲的个数，通常不需要增加其他电路；◆构成环形计数器也可以用触发器；◆例如将几个D触发器连接起来，D与上一级的Q相连，构成一个环，其计数模值就是触发器的个数；◆环形计数器结构简单，但是有很多多余的状态，应分析其转移；②扭环形计数器◆为了增加有效的计数状态，扩大计数器模值，将右移寄存器的末级输出Q反相后，接到串行输入端，就构成了扭环形计数器；◆74194构成的扭环计数器有8个计数状态；◆一般来说，N位移位寄存器可以组成模2N的扭环形计数器；◆将末级输出反相后，接到串行输入；。

如何看懂电路图6--数字逻辑电路

如何看懂电路图6－－数字逻辑电路2008/12/17 13:21数字电子电路中的后起之秀是数字逻辑电路。

把它叫做数字电路是因为电路中传递的虽然也是脉冲，但这些脉冲是用来表示二进制数码的，例如用高电平表示“ 1 ”，低电平表示“ 0 ”。

声音图像文字等信息经过数字化处理后变成了一串串电脉冲，它们被称为数字信号。

能处理数字信号的电路就称为数字电路。

这种电路同时又被叫做逻辑电路，那是因为电路中的“ 1 ”和“ 0 ”还具有逻辑意义，例如逻辑“ 1 ”和逻辑“ 0 ”可以分别表示电路的接通和断开、事件的是和否、逻辑推理的真和假等等。

电路的输出和输入之间是一种逻辑关系。

这种电路除了能进行二进制算术运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力，所以才把它叫做逻辑电路。

由于数字逻辑电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点，因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。

一般家电产品中，如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字逻辑电路。

数字逻辑电路的第一个特点是为了突出“逻辑”两个字，使用的是独特的图形符号。

数字逻辑电路中有门电路和触发器两种基本单元电路，它们都是以晶体管和电阻等元件组成的，但在逻辑电路中我们只用几个简化了的图形符号去表示它们，而不画出它们的具体电路，也不管它们使用多高电压，是 TTL 电路还是 CMOS 电路等等。

按逻辑功能要求把这些图形符号组合起来画成的图就是逻辑电路图，它完全不同于一般的放大振荡或脉冲电路图。

数字电路中有关信息是包含在 0 和 1 的数字组合内的，所以只要电路能明显地区分开 0 和 1 ， 0 和 1 的组合关系没有破坏就行，脉冲波形的好坏我们是不大理会的。

所以数字逻辑电路的第二个特点是我们主要关心它能完成什么样的逻辑功能，较少考虑它的电气参数性能等问题。

也因为这个原因，数字逻辑电路中使用了一些特殊的表达方法如真值表、特征方程等，还使用一些特殊的分析工具如逻辑代数、卡诺图等等，这些也都与放大振荡电路不同。

651 寄存器和位移寄存器 (2)-48页PPT资料

C1 R
FF3 D3 1D Q
C1 R
Q3 串行输出
CP CR
设移位寄存器的初始状态为 0000 ，串行输入数码 DI=1101，从高寄位存到器低位依次输入。其状态表如下：
右移寄存器的时序图：
1
2
3
4
5
67
CP
8
9
DI 1
1
0
1
Q0 Q1
Q2
Q3
在4个移位脉冲作用下，输入的4位串行数码
Q 3 n 1 Q 2 n 1 Q 1 n 1 Q 0 n 1D 3D 2D 1D 0
2、移位寄存器移位寄存器——不但可以寄存数码，而且每输入1个
脉冲，寄存器中的数码可向左或向右移动1位。（1）右移寄存器（D触发器组成的4位右移寄存器）
特点：
左触发器输出端直接接到右邻触发器的输入端。
（6）同步4位集成二进制可逆计数器74LS193
VCC D0 CR COBOLD D2 D3
Q0 Q1 Q2 Q3
16 15 14 13 12 11 10 9 CR
BO
74LS193
CPU
74LS193
CO
12345678
CPD
LD
D1 Q1 Q0 CPDCPU Q2 Q3 GND
(a) 引脚排列图
D0 D1 D2 D3
(b) 逻辑功能示意图
2. 非二进制计数器（P.295.）
N进制计数器又称模N计数器。当N=2n时，就是前面讨论的n位二进制计数器；当N≠2n时，为非二进制计数器，如十进制、七进制、十二进制计数器等。非二进制计数器通常用集成计数器芯片构成，构成方法通常为反馈清零法和反馈置数法；也有采用分立元件———用单个触发器构成的，其构成方法多为反馈阻塞法。

651 寄存器和位移寄存器 (2)

1101全部存入了寄存器中。这种输入方式称为串行
输入方式。由于右移寄存器移位的方向为
DI→Q0→Q1→Q2→Q3，即由低位向高位移动，所以又称为上移寄存器。
（2）左移寄存器
并
行
输
出
串行输出
Q0
Q1
Q2
FF0 D0 1D Q
FF1 D1 1D Q
FF2 D2 1D Q
FF3 D3 1D Q
Q3
DI 串行输入
见，利用T′ 触发器构成同步二进制计数器很方 0 1 0 0
便。
0101
0110
②FF0每输入一个脉冲翻转一次,其余各位是其前面所有低位均为1时，再来脉冲
0111 1000
才翻转。故FF0接成T′触发器、FF1、 FF2…FFn。都接成T触发器。如前图所示。
1001 1010 1011 1100
Q3n1Q2n1Q1n1Q0n1 D3 D2 D1D0
2、移位寄存器移位寄存器——不但可以寄存数码，而且每输入1个
脉冲，寄存器中的数码可向左或向右移动1位。（1）右移寄存器（D触发器组成的4位右移寄存器）
特点：
左触发器输出端直接接到右邻触发器的输入端。
并
行
输
出
DI 串行输入
∧ ∧ ∧ ∧
A． 8421BCD码同步十进制加法计数器
Q3
Q2
Q1
Q0
FF3
Q 1J & C1 1K R
∧ ∧ ∧ ∧
FF2
Q 1J & C1 1K & R
FF1
Q 1J & C1 1K R
1
FF0
Q 1J C1 1K R