数字电路寄存器

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数电基础---锁存器，触发器与寄存器

数电基础---锁存器，触发器与寄存器你强任你强，清风过⼭岗你横任你横，明⽉照⼤江少说多做锁存器，触发器与寄存器在数字电路中需要具有记忆功能的逻辑单元。

能够存储1位⼆值信号的基本单元电路统称为触发器。

触发器具有两个基本特点：1，具有两个能⾃⾏保持的稳定状态，⽤来表⽰逻辑状态的0和1，或⼆进制数的0和1。

(能保持)2，在触发信号的操作下，根据不同的输⼊信号可以置成1或0状态。

（能置位）这⾥定义⾥⾯的触发信号很重要，触发器重要的在于触发锁存器锁存器与触发器的区别在于触发信号的有⽆锁存器的置1和置0操作是由输⼊的置1或置0信号直接完成的，不需要触发信号的触发。

SR锁存器⽤两个或⾮门组成的SR锁存器结构SR锁存器也可以⽤两个与⾮门来组成SR锁存器的真值表这⾥拿与⾮门组成的SR锁存器来分析当S D′为0，R D′为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q为1，Q′为0。

（置位）当R D′为0，S D′为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q′为1，Q为0。

（复位）当R D′为1，S D′也为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q与Q′的值将保持不变。

（对于上⾯的与⾮门来说，1与Q′先进⾏与运算为Q′，再进⾏⾮运算得到的输出为Q）（保持）当R D′为0，S D′也为0的时候，因为与⾮门的作⽤，Q为1，Q′也为1。

如果下⼀时刻S D′为0，R D′为1的时候，Q为1，Q′为0，就⼜回到了置位的状态，这种情况下好像没什么事情，只不过中间出现Q与Q′全为1的情况，每个状态我们都是可以确定的。

但如果R D′为0，S D′也为0，下⼀时刻R D′为1，S D′也为1，因为两个门期间的输出延时不同，会造成输出结果的不确定性，⽐如两个器件的输出延时相同，则会导致输出都为0，之后输出都为1，之后反复震荡 ......如果上⾯的与⾮门输出⽐较快，则Q为0，下⾯的门电路再输出为1,如果下⾯的⽐较快也同理，这就会出现，如果输⼊全为0，再全为1，会导致输出结果的不确定性，在使⽤这种锁存器时，要注意不能出现这种情况，应该避免出现这种情况，即要遵守S D R D=0的条件。

移位寄存器原理

移位寄存器原理引言移位寄存器是一种常见的数字电路元件，它用于在计算机和其他数字系统中处理串行数据的移位操作。

本文将介绍移位寄存器的原理和工作方式。

移位寄存器的定义移位寄存器是一种特殊的存储器元件，它可以在输入端和输出端之间进行数据移位操作。

移位寄存器通常是由触发器组成的，每个触发器都可以存储一个位(bit)的数据。

移位寄存器的输入端和输出端都是并行接口，但是数据在寄存器内部是以串行的方式传输的。

移位寄存器的工作原理并行加载移位寄存器最常见的操作之一是并行加载。

在这种操作模式下，通过并行输入引脚将数据加载到移位寄存器中。

当时钟信号到达时，移位寄存器将存储的数据向左或向右移位，并将其输出到并行输出引脚。

移位的方向由控制信号决定。

串行移位除了并行加载，移位寄存器还可以进行串行移位操作。

在串行移位模式下，输入数据通过串行输入引脚进入移位寄存器，并且顺序地从寄存器的一端移出。

当时钟信号到达时，移位寄存器会将存储的数据按位移动一个位置，并从另一端输出。

这种操作模式可以用于各种应用，例如数据的平移、数据的旋转等。

循环移位循环移位是移位寄存器的另一个重要特性。

在循环移位模式下，移位寄存器的输出会通过反馈引脚重新进入输入端，形成一个闭环。

当时钟信号到达时，移位寄存器将在输入和输出之间循环移动数据。

这种操作模式常用于数据的循环处理、数据的延时等应用场景。

移位寄存器的应用移位寄存器在数字系统中有广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景：•移位寄存器常用于串行通信中的数据传输和接收。

通过移位寄存器，可以将并行数据转换为串行数据进行传输，并将接收到的串行数据重新转换为并行数据。

•移位寄存器可以用于数字时钟电路中。

通过串行输入信号和移位寄存器的移位操作，可以实现时钟信号的频率除法，从而生成不同的时钟信号。

•移位寄存器还可用于数据的处理和分析。

例如，在图像处理中，移位寄存器可以用来进行图像平移、旋转和缩放等操作。

总结移位寄存器是一种常见的数字电路元件，用于处理串行数据的移位操作。

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

1.1 寄存器在实际的数字系统中，通常把能够用来存储一组二进制代码的同步时序逻辑电路称为寄存器．由于触发器内有记忆功能，因此利用触发器可以方便地构成寄存器。

由于一个触发器能够存储一位二进制码，所以把n个触发器的时钟端口连接起来就能构成一个存储n位二进制码的寄存器。

1.2 锁存器由若干个钟控D触发器构成的一次能存储多位二进制代码的时序逻辑电路。

数据有效迟后于时钟信号有效。

这意味着时钟信号先到，数据信号后到。

在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。

1.3 缓冲器缓冲器相当于一个寄存器，暂时保存数据.缓冲是用来在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。

除了在关键的地方采用少量硬件缓冲器之外，大都采用软件缓冲。

软件缓冲区是指在I/O操作期间用来临时存放输入/输出数据的一块存储区域。

在操作系统中，引入缓冲的主要原因如：缓和CPU与l/0设备间速度不匹配的矛盾。

一般情况下，程序的运行过程是时而进行计算，时而进行输入或输出。

以输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印机的速度跟不上而使CPU停下来等待;然而在计算阶段，打印机又无事可做。

如果设置一个缓冲区，程序可以将待输出的数据先输出到缓冲区中，然后继续执行;而打印机则可以从缓冲区取出数据慢慢打印。

1.4 寄存器和锁存器的区别（1）寄存器是同步时钟控制，而锁存器是电位信号控制。

（2）寄存器的输出端平时不随输入端的变化而变化，只有在时钟有效时才将输入端的数据送输出端（打入寄存器），而锁存器的输出端平时总随输入端变化而变化，只有当锁存器信号到达时，才将输出端的状态锁存起来，使其不再随输入端的变化而变化可见，寄存器和锁存器具有不同的应用场合，取决于控制方式以及控制信号和数据之间的时间关系：若数据有效一定滞后于控制信号有效，则只能使用锁；数据提前于控制信号而到达并且要求同步操作，则可用寄存器来存放数据。

一、锁存器1. 锁存器的工作原理锁存器不同于触发器，它不在锁存数据时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器一样；一旦锁存信号起锁存作用，则数据被锁住，输入信号不起作用。

寄存器

上述串行输入数码右移寄存器的工作过程如下表所示。四位右移寄存器状态转换表
四位右移寄存器的时序图如下图所示。从图中可以清楚地看到四位右移寄存器输入和输出的时序关系。
四位右移寄存器的时序图
下图所示为左移寄存器逻辑图，也是由四个D触发器构成的。它与四位右移寄存器工作原理相同，只是该寄存器的数码1011从高位到低位 DSL 依次送入，在 CP 脉冲作用下左移，逐个输入寄存器。
计算机电路基础
寄存器的功能是存储二进制数码信息。例如，在计算机中，需要用它存储参加运算的数据。寄存器由触发器组成，一个触发器能存放一位二进制数码，有N个触发器就可存放N位数码。除了触发器外，还必须配有具备控制作用的门电路，以使寄存器能按照寄存指令存储输入的二进制数码或信息。
这种寄存器只具有接收、存放和输出数码的功能。在接收指令（在计算机中称为写指令）的控制下，将数据送入寄存器存放，需要时可在输出指令（读指令）的控制下，将数据由寄存器读出。这类寄存器按接收数码方式的不同分为双拍工作方式和单拍工作方式。
第三个 CP 上升沿到来时：Q0Q1Q2Q3 1010 ， D0D1D2D3 1101。第四个 CP 上升沿到来时：Q0Q1Q2Q3 1101 。
上述串行输入数码左移寄存器的工作过程如下表所示。四位左移寄存器状态转换表
四位左移寄存器的时序图如下图所示。四位左移寄存器的时序图
在单向移位寄存器的基础上，增加由门电路组成的控制电路，就可以构成既能左移又能右移的双向移位寄存器。
四位左移寄存器逻辑电路
第一个 CP 上升沿到来前：Q0Q1Q2Q3 0000 ，D0D1D2D3 1000 。第一个 CP 上升沿到来时：Q0Q1Q2Q3 1000 ，D0D1D2D3 0100 。第二个 CP 上升沿到来时：Q0Q1Q2Q3 0100 ，D0D1D2D3 1010 。

常用时序逻辑器件

UCC 8
R 5 CO
TH 6 R
TR 2
R D
7 VT
分压器 1
+ A1 +
A2
比较器
RD 4
&Q &
Q
R-S触发器
uo
3
TH是比较器A1的信号输入端，称为阈值输入端；TR 是比较器A2的信号输入端，称为触发输入端。放电三极管 T1为外接电容提供一个接地的放电通道。当基本RS触发器置 1 时，T1截止，基本RS触发器置 0时，T1导通。 RD 是直接复位接入端，当RD为低电平时，输出端为低电平。
将立即被送入进寄存器中，有：
Q Q Q Q n1 n1 n1 n1 3 21 0
D3 D2 D1D0
2．移位寄存器
移位寄存器不仅能存放数码，还有移位的功能，是数字系统中进行算术运算的必需器件，应用十分广泛。移位寄存器在移位脉冲作用下将寄存器的数码依次向左或向右移，按移动方式不同分为单向（左移或右移）移位寄存器和双向移位寄存器。按数码的输入输出方式不同又可分为串行（并行）输入，串行（并行）输出等。
静态保持、动态保持、并行输入、左移移
位和右称移位六项功能。
二、计数器
计数器是用来对输入脉冲进行计数的时序逻辑电路。按计数器进位制来分,可分为二进制和十进制计数器等。
1．同步二进制计数器同步计数器：计数脉冲同时加到所有触发器的时钟信号输入端，使应翻转的触发器同时翻转的计数器，称作同步计数器。显然，它的计数速度比较快。同步二进制加法计数器的功能表如下表所示。
ET RD A B C D RCO
EP 74LS161 LD
CP QA QB QC QD
ET RD A B C D RCO

寄存器

3
4位MSI 寄存器74175 CR为各触发器的直接置 0端，用作寄存器的“清零”。可用来构成缓冲或暂存寄存器､移位寄存器和图形发生器等。
5. 4. 2 移位寄存器
1. 移位的概念
除了具有暂存数码的功能之外，还具有移位功能的逻辑部件称为移位寄存器。所谓移位功能：就是存在寄存器中的数码（即各触发器的状态）可以在移位正脉冲（CP）的作用下，依次向右或向左转移到相邻的触0 = A0 B0 S0 = A0⊕B0⊕C0-1 C1 = (A1⊕B1) C0 + A1B1 S1 = A1⊕B1⊕C0 如果继续下去，当第n个CP脉冲作用后，加数与被加数全部向左移走，而原来存放被加数的累加寄存器中就存入了运算结果和（Sn-1……S1S0）。
16
D
（CP的上升沿有效）
Q4
n 1
n n 状态方程：Q1n1 Q2 Q2 1 Q3 Q3 1 Q4
Q1
17
1
D F4 CP Ｑ
1
D Ｑ F3
1
D Ｑ F2
1
D Ｑ F1
四位环形计数器
n n n 状态方程：Q1n1 Q2 Q2 1 Q3 Q3 1 Q4 Q4 1 Q1
Q3
n1
n1
D3 Q 2
D2 Q1
Q2
CP上升沿有效
Q1
n 1
D1 DSL
8
0 0 Ｑ4 0 1 0 Ｑ D 串行输出 F4 0 0 0 0 1
并行输出 0 0 ＱＱ３２ 1 0 Ｑ D 1 Ｑ D F3 F2 RD RD
0 1 0 Ｑ１ 1 1 Ｑ D F1
串行输入 D SR 1 0 11 CP 移位脉冲 CR 清“0 ”

寄存器

状态转换图
(a)
(b)
(c)
(d)
四位环行计数器其它的状态转换图 •
•
(a)、(b)、(c)三个状态转换图中 a)、(b)、(c)三个状态转换图中 a) 各状态是闭合的，相应的时序为循各状态是闭合的，环时序。当计数器处于图23 23环时序。当计数器处于图23-54(d)所示的状态0000或1111时所示的状态0000 4(d)所示的状态0000或1111时，计数器的状态将不发生变化。数器的状态将不发生变化。这两个状态称为悬态或死态。状态称为悬态或死态。
能自启动的四位环行计数器
• 后者是将Q1到D4的反馈线组成看寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的，触发器组合起来构成的，使用的可以是基本触发器、用的可以是基本触发器、同步触发器、步触发器、主从触发器或边沿触发器，沿触发器，电路结构比较简单。从基本功能看寄存器的任务主要是暂时存、寄存器的任务主要是暂时存、储二进制数据或者代码，储二进制数据或者代码，一般情况下，般情况下，不对存储内容进行处理，逻辑功能比较单一。行处理，逻辑功能比较单一。
环形计数器
• 电路工作原理图为一个四位环形计数器，图为一个四位环形计数器，它是把移位寄存器最低一位的串行输出端反馈到最高位的串行输入端（触发器的数据端）而构成的， Q1反馈到最高位的串行输入端（即D触发器的数据端）而构成的，环形计数器常用来实现脉冲顺序分配的功能（分配器）。形计数器常用来实现脉冲顺序分配的功能（分配器）。
寄存器分类
按功能差别分可分为基本寄存器与移位寄存器。可分为基本寄存器与移位寄存器。按使用开关元件不同分目前使用最多的是TTL寄存器和CMOS寄存器， TTL寄存器和CMOS寄存器目前使用最多的是TTL寄存器和CMOS寄存器，它们都是中规模集成电路。是中规模集成电路。

d触发器构成的双向移位寄存器

D触发器构成的双向移位寄存器引言在数字电路中，双向移位寄存器是一种常见的电路元件，它能够在两个方向上进行数据的移位操作。

而D触发器则是常用的触发器类型之一，它具有存储数据、数据输入和数据输出的功能。

本文将介绍如何使用D触发器构成一个双向移位寄存器，并详细解释其设计原理、原理图以及工作原理等相关内容。

设计原理双向移位寄存器可以实现向左或向右移位的功能。

为了实现这一功能，我们可以使用两个D触发器进行串联，然后通过控制信号来选择数据的方向。

首先，我们需要了解D触发器的工作原理。

D触发器是一种有两个稳定状态的触发器，它有一个数据输入端D，一个时钟输入端CLK和一个输出端Q。

当时钟输入端的时钟信号从低电平变为高电平时，D触发器会将D端的数据存储到内部的状态变量中，并通过输出端Q输出。

借助D触发器的这种特性，我们可以构成一个双向移位寄存器，通过串联两个D触发器。

其中一个D触发器用于存储数据（称为存储触发器），另一个D触发器用于将存储触发器的数据移位（称为移位触发器）。

原理图下图是一个双向移位寄存器的原理图：+-----------------------------------------+| |D ---->| || 存储触发器 |>| +----------------+ |>|D0 | D触发器 | |>| +----------------+ |>| +----------------------+ || | | |CLK --->| | | || | 移位触发器 | |>|Q0 | | |>| | +-----------+ | |>| | |输入选择器 |----+ |>| | +-----------+ | || +----------------------+ |>|D1 |>| |>| Q1 || |+-----------------------------------------+工作原理下面将详细解释双向移位寄存器的工作原理。

数字电路的基本概念

数字电路的基本概念
一、数字信号
数字信号是一种离散的、不连续的信号形式，它表示两种状态之间的差异，通常是高电平和低电平。

在数字电路中，数字信号用于传递和处理信息。

二、数字电路
数字电路是一种用于处理和操作数字信号的电路。

它由各种逻辑门、触发器、寄存器、时序电路等组成，可以实现算术运算、逻辑运算、存储和时序控制等功能。

数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。

三、逻辑门
逻辑门是一种基本的数字电路元件，它实现一种特定的逻辑功能。

最基本的逻辑门包括与门、或门、非门等。

通过组合逻辑门，可以实现复杂的逻辑功能。

四、触发器
触发器是一种基本的存储元件，它可以存储一位二进制信息。

触发器有两个稳定状态，通常表示为0和1。

触发器可以在外部信号的作用下实现状态的翻转。

五、寄存器
寄存器是一种用于存储二进制数据的电路元件。

它可以保存一个二进制数，并且可以在时钟信号的控制下进行读取和写入操作。

寄存器是数字系统中常用的元件之一。

六、时序电路
时序电路是一种具有时序关系的数字电路，它由组合逻辑电路和存储元件组成。

时序电路的状态变化取决于时钟信号的周期和相位。

时序电路可以实现复杂的时序控制和定时功能。

七、数字系统
数字系统是由数字电路、逻辑门、触发器、寄存器等组成的复杂系统，可以实现特定的数字功能。

数字系统可以用于计算机、通信、控制等领域。

数字系统的复杂程度取决于其实现的功能和规模。

计数器-寄存器

4.5.3 显示译码器
用来驱动各种显示器件，从而将用二进制代码表示的数字、文字、符号翻译成人们习惯的形式直观地显示出来的电路，称为显示译码器。
1、数码显示器abFra bibliotekcda
f
b
g
e
c
d
ef gh (a) 外形图
a b c d e f g h
(b) 共阴极
+VCC a b c d e f g
h (c) 共阳极
0 01 1
0111
00 00
整数部分：高位的 BI / RBO 与低位的RBI 相连
小数部分：低位的 BI / RBO 与高位的RBI 相连
加法计数器
二进制计数器减法计数器可逆计数器加法计数器
同步计数器十进制计数器减法计数器
可逆计数器
计
数
N进制计数器
·
器
·
二进制计数器
·
异步计数器十进制计数器
·
N进制计数器
· ·
计数器是一种应用十分广泛的时序电路，除用于计数、分频外，还广泛用于数字测量、运算和控制，从小型数字仪表，到大型数字电子计算机，几乎无所不在，是任何现代数字系统中不可缺少的组成部分。
寄存器分为基本寄存器和移位寄存器两大类。基本寄存器的数据只能并行输入、并行输出。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，数据可以并行输入、并行输出，串行输入、串行输出，并行输入、串行输出，串行输入、并行输出。
寄存器的应用很广，特别是移位寄存器，不仅可将串行数码转换成并行数码，或将并行数码转换成串行数码，还可以很方便地构成移位寄存器型计数器和顺序脉冲发生器等电路。
把代码状态的特定含义翻译出来的过程称为译码，实现译码操作的电路称为译码器。

数字电路与逻辑设计2寄存器移位寄存器

息旳代码。
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

数字电路寄存器的名词解释

数字电路寄存器的名词解释数字电路寄存器是计算机中的一种重要的电子元件，用于存储和传输数字数据。

寄存器通常由触发器组成，是计算机中的一种高速存储器，其内部电路能够存储和处理二进制数据，并在需要的时候将数据传递给其他部件。

本文将对数字电路寄存器的相关概念进行详细解释。

一、寄存器的基本原理寄存器是由多个触发器组成的，每个触发器都有两个状态，分别称为“存储状态”和“非存储状态”。

寄存器能够实现对数据的选取、存储和传输。

在计算机中，寄存器通常由若干个比特(bit)组成，每个比特能够存储一个二进制数值，因此寄存器的位数决定了它能够存储的数据范围。

二、寄存器的类型1. 数据寄存器(Data Register)：数据寄存器用于临时存储计算机中正在处理的数据。

它是CPU内部的一部分，主要用于存储算术运算的中间结果或者计算机执行指令时的操作数。

2. 累加器(Accumulator)：累加器是一种特殊的数据寄存器，用于存储算术运算和逻辑运算的结果。

它是计算机中的一个重要组成部分，常用于实现加法、减法以及逻辑运算等操作。

3. 计数器(Counter)：计数器是一种特殊的寄存器，用于存储和计数输入脉冲的数量。

计数器通常采用二进制数字进行计数，并且能够实现循环计数和计数器重置等功能。

4. 移位寄存器(Shift Register)：移位寄存器用于将数据按位进行移动。

它由若干个触发器组成，并且能够实现数据的串行输入和输出。

移位寄存器常被用于实现数据的并行转串行和串行转并行等操作。

三、寄存器的应用寄存器在数字电路中具有广泛的应用。

以下是几个常见的应用场景：1. 存储器(RAM)：存储器是计算机中用于存储数据和指令的部件，其中包括数据寄存器。

存储器一般用于临时存储程序运行过程中的各种数据，如变量、数组等。

2. 控制器(Controller)：控制器是计算机系统中用于控制和指导各个硬件模块工作的部件，其中包括计数器和移位寄存器。

控制器通常用于处理输入信号，并向其他组件发送控制信号，实现特定的功能。

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。

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

数字电路寄存器级电路整理介绍

电路输入
第一阶段
第二阶段
数字电路整理流程图
二、寄存器级电路整理
具体应用
（一）寄存器级电路整理内容
（1）组合电路时钟树、译码器/编码器、多路复用器、奇偶校验电路、数字比较器等。
数字电路寄存器级电路整理介绍
（2）时序电路多位数据寄存器、移位寄存器、同步/异步计数器、分频器等。
（3）存储电路存储器地址译码器等。
必要性
整理依据工作量工作量与规模关系技术难度技能要求
第一阶段必要
电路结构大
随规模增大加速
较小
基本电路知识
第二阶段由目的确定应用要求较小
与电路相关
高
芯片领域知识
门级电路
寄存器级整理
功能模块划分完全整理分析寻找需要电路结构
……
分析存储读写结构
芯片仿制完全参考理解
专利分析
……
芯片解密
数字电路寄存器级电路整理介绍
（3）数字比较器
（4）基本寄Байду номын сангаас器
数字电路寄存器级电路整理介绍
（5）移位寄存器
（6）异步计数器
数字电路寄存器级电路整理介绍
（7）同步计数器
寄存器级电路整理主要是利用电路结构知识进行整理，与芯片所属的领域知识基本无关，相对而言技术难度不高，但是却需要投入大量的人力去完成，因此客户把此环节工作外包给专业的公司完成，不但不会对客户影响客户的技术积累，而且还会使客户把更多的精力投入到核心业务中，有利于核心能力的建立。（3）精简客户设计团队，降低运营成本
（4）数据流向数据流向基本整理清晰。
（二）寄存器级电路整理给客户带来的价值
（1）大大地缩短了电路整理周期寄存器级整理是从大量零散的门电路开始，在整个整理过程中是工作量最大，耗时最长

数字电路实验报告-移位寄存器及其应用

电学实验报告模板实验原理移位寄存器是逻辑电路中的一种重要逻辑部件，它能存储数据，还可以用来实现数据的串行-并行转换、数据的运算和处理。

1.寄存器（1）D触发器图1 D触发器图1所示D触发器。

每来一个CLK脉冲，触发器都在该CLK脉冲的上升沿时刻，接收输入数据D,使之作为触发器的新状态。

D触发器的特性方程为（2）用D触发器构成并行寄存器图2 用D触发器构成并行寄存器图2所示为用D触发器构成四位并行寄存器。

为异步清零控制端，高电平有效。

当时，各触发器输出端Q的状态，取决于CLK上升沿时刻的D端状态。

2.移位寄存器（1）用D触发器构成移位寄存器图3 用D触发器构成4位串行移位寄存器图3所示为用D触发器构成的4位串行移位寄存器。

其中左边第一个触发器的输入端接收输入数据,其余的每一个触发器的输入端均与左边相邻的触发器的Q端连接。

当时钟信号CLK的上升沿时刻，各触发器同时接收输入数据。

四位寄存器的所存数据右移一位。

（2）双向移位寄存器74LS194图4 双向移位寄存器74LS194逻辑框图图4 所示为集成电路芯片双向移位寄存器74LS194逻辑框图。

为便于扩展逻辑功能，在基本移位寄存器的基础上增加了左右移控制、并行输入、保持和异步清零等功能。

74LS194的逻辑功能如表1所列。

表13.用移位寄存器构成计数器（1）环形计数器图5 环形计数器如果将移位寄存器的串行移位输出端接回到串行移位输入端，如图5所示。

那么，在时钟CLK的作用下，寄存器里的数据将不断循环右移。

例如，电路的初始状态为，则电路的状态转换图如图6所示。

可以认为，这是一个模4计数器。

图6 环形计数器状态转换图实验内容及步骤1. 用两片74LS74构成四位移位寄存器（1）74LS74引脚图图10 74LS74引脚图（2）用74LS74构成四位移位寄存器图11 用74LS74构成四位移位寄存器实验电路按照图11连接电路。

首先设置，使寄存器清零。

然后，设置，在CLK输入端输入单次脉冲信号当作时钟信号，通过输出端的发光二极管观察的状态，判断移位的效果。

寄存器(Register) 数电课件

0000
②. CR 时1，在CP上升沿送数。
即：
Q Q Q Q n1 n1 n1 n1 3 21 0

D3 D2 D1D0
③. 在 CR、C1P上升沿以外的时间，寄存器中的内容将保持不变。
即：
Q Q Q Q n1 n1 n1 n1 3 21 0

Q3nQ2nQ1nQ0n
三、移位寄存器 1. 单向移位寄存器
§6·4 寄存器（Register）
一、基本概念 1. 定义
在数字电路中，用来存放二进制数或二进制代码的时序逻辑电路称为寄存器。
2. 特点
Ⅰ. 寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。
Ⅱ. 一个触发器可以存储1位二进制数，如果存放位二进制代码的n 寄存器，需要用个
触发器来构成。
n
2. 分类
Qn1 0

Q1n，Q1n1

Q2n，Q2n1

Q3n，Q3n1

Di
状态表 4位单向左移寄存器的状态表如表6.4.2—2所示。
表6.4.2—2
Ⅲ. 单向移位寄存器的特点
①. 单向移位寄存器中触发器的状态，在CP脉冲操作下，可以依次右移或左移。
②. n位单向移位寄存器可以寄存n位二进制代码。n个CP脉冲即可完成串行输入工作，此
③. 状态图能自启动的4位环形计数器的状态图如图6.4.3—4所示。
图6.4.3—4
Ⅲ. 由74LS194构成的能自启动的4位环形计数器
①. 电路结构由74LS194构成的能自启动的4位环形计数器的电路结构如图6.4.3—5所示。
图6.4.3—5
②. 时序图由74LS194构成的能自启动的4位环形计数器的时序图如图6.4.3—6所示。