寄存器和移位寄存器

课中环节 二、 移位寄存器的功用 1.存储代码
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 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。
应 用 扩 展
（b）串行—并行转换：扩展单片机的并口
课中环节
课中环节 3.数据运算：
RD
0 1 1 1 1
××
0 0 1 1 0 1 0 1
S1 S 0
A1 A2A3A4
工作状态 置零 保持 右移 左移 并行输入
S1 1 0 S0
D IR D0 D1 D2 D3 D IL CLK S1 CLK
S0
74LS194 A
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
RD′
探 究 新 知
1
0 0 0 0
课中环节
n0 n n2n
1
3
(N )
Y M 8 N 2
1D
Q2
FF3
Q3
DO
1D
1D
> C1
CLK
> C1
> C1
> C1
探 究 新 知
经过7个CP脉冲作用后，从DI 端串行 输入的数码就可以从DO 端串行输出。
课中环节
三、双向移位寄存器—74 LS194A 思考：如何得到左移寄存器？ 1.逻辑符号与管脚图
并行数据输入 右移串 行输入 左移串 行输入
DO
探 究 新 知
> C1
> C1
> C1
> C1
串行数据输出端
D4
2.工作原理
D3
D2
ห้องสมุดไป่ตู้D1
D4 D3 D2 D1
探 究 新 知
课中环节
2.工作原理
1 0 0 1 0 1 0 1
FF1
FF0
1D
Q0
Q1
1 0
FF2
1D
Q2
1 00
FF3
Q3
1011
DI
1D
1D
DO
> C1
CLK
> C1
> C1
> C1
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。
实物演示，或是视频 任 务 驱 动
课中环节 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。
寄存器及 移位寄存器
• 教学方法：研究式教学法
课前 课中 课后
下达 研究课题
教员 理论精讲
讨论交流 学员 学以致用 总结评价
课中理论精讲
任务驱动 温故知新 探究新知 任务实现
分析课题，引出任务 回顾D触发器逻辑功能
研究移位寄存器功能
运用所学，实现任务
应用扩展
巩固小结
补充知识，扩展应用
共同回顾，小结内容
探 究 新 知
串行—并行转换
课中环节
2.工作原理
FF0
1D
Q0
DI
CLK
FF1
Q1
FF2
1D
Q2
FF3
1D
1D
Q3 DO
> C1
> C1
> C1
> C1
探 究 新 知
课中环节
思考：经过多少个脉冲在 DI串行输入的 并行—串行转换
数据能在DO端串行输出？
1011
DI
FF0
1D
Q0
Q1
FF1 FF2
D0 D1 D2 D3 十进制数
原 数
相当于
0 0 0 1
0 0 0 1 1 0 0 0
8 4 2 1 ÷2 ÷4 ÷8
左移一位 左移二位 左移三位
应 用 扩 展
1 0 0 0
左移：从高位到低位，相当于除以2； 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
m1 m3 m0 m2 ( M ) 1
这组代码在脉冲的作用下进行移位的器件。 2.分 类
逻辑 功能 存储代码 移位功能 左移位 寄存器 右移位 寄存器
探 究 新 知
单向移位 寄存器
双向移位 寄存器
课中环节
二、 电路结构及工作原理
1.电路结构
串行数据输入端
并行数据输出端
Q0
FF1
Q11
FF2
1D
Q2
FF3
Q3
1D
DI
CLK
FF0
1D
1D
CLK 1
D0D1 D2 D3 R D CP 74LS S1 194 S0 D Q0 Q1 Q2 Q3 IR

8位右移寄存器
D0D1 D2 D3 R D S1 74LS CP S0 194 D Q0Q1 Q2 Q3
IR
N右移1位 M右移3位
8位并行 加法器
输 出 低 位
C
A 0 A1 A 2A3 S0 CO S1 S2 74283CI S3B B B B 0 1 3 2 A 0 A1 A 2 A3 S0 CO S 74283 S1 2 CI S B0 B1 B2 B3 3
1.功能：寄存物品； 2.特点：临时性； 一箱一物性。
存储二值代码； 暂时性； 一个基本单元只能 存储1位二进制数。
探 究 新 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 CP 1D ＞ C1 Q Q
探 究 新 知
Q0*=D D触发器：
5.典型集成电路：74HC175
扭环形计数器 1
1
0
1 0 0 0
0
D IR D0 D1 D2 D3 D IL S1 CLK
S0
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
CLK
1
1
任 务 求 解
1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 0
0 0 0 1
1 1 1 0 0 0 1 1
1 1 1 1 0 1 1 1
仿真
课中环节 内容小结 1.移位寄存器概念及分类 2.电路结构与工作原理 3.双向移位寄存器74LS194A功能
控 S 1 制 S 0 端
D IR D0 D1 D2 D3 D IL CLK S1 CLK
S0
74LS194 A
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
RD′
并行数据输出
双列直插式引脚图
探 究 新 知
课中环节
2.功能
74LS194A的功能表
RD
0 1 1 1 1
××
0 0 1 1 0 1 0 1
S1 S 0
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。
花型3：8路彩灯分两半，从左至右顺 次点亮，全亮后再全灭，循环三次。
学 以 致 用
课后环节
设计要求：1.设计出仿真电路图；
2.预约创新实验室进行实物制作； 3.形成设计报告网络课程提交讨论。
学 以 致 用
敬请批评指正!
工作状态 置零 保持 右移 左移 并行输入
S1 S0
D IR D0 D1 D2 D3 D IL CLK S1 CLK
S0
74LS194 A
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
RD′
探 究 新 知
0
0 0 0 0
课中环节
2.功能
74LS194A的功能表
RD
0 1 1 1 1
××
0 0 1 1 0 1 0 1
1
课中环节
课题
环形计数器 研究课题:能否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。
1
1000 0100
0
1 0 0 0
CLK
0
D IR D0 D1 D2 D3 D IL S1 CLK
S0
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
1
0001 0010
1
1 1 0 0 0
仿真
任 务 求 解
课中环节
2.功能
74LS194A的功能表
RD
0 1 1 1 1
××
0 0 1 1 0 1 0 1
S1 S 0
工作状态 置零 保持 右移 左移 并行输入
A4A3A2A1
S1 1 1 S0
D IR D0 D1 D2 D3 D IL CLK S1 CLK
S0
74LS194 A
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
RD′
探 究 新 知
RD
0 1 1 1 1
××
0 0 1 1
S1 S 0 工作状态
0 1 0 1
置零 保持 右移 左移 并行输入
S1 S0
D IR D0 D1 D2 D3 D IL CLK S1 CLK
S0
74LS194 A
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
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。
D0 0
D1 1
1D C1 R 1D C1 R
Q0
Q0
Q1
Q1
Q2
D2 0
D3 1
CLK
1D C1 R 1D C1 R
Q2
Q3
Q3
探 究 新 知
RD
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
S1 S 0
工作状态 置零 保持 右移 左移 并行输入
A4A3A2 A1
S1 0 1 S0
D IR D0 D1 D2 D3 D IL CLK S1 CLK
S0
74LS194 A
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
RD′
探 究 新 知
1
0 0 0 0
课中环节
2.功能
74LS194A的功能表
RD
0 1 1 1 1
××
0 0 1 1 0 1 0 1
S1 S 0
工作状态 置零 保持 右移 左移 并行输入
A4A3 A2
S1 0 1 S0
D IR D0 D1 D2 D3 D IL CLK S1 CLK
S0
74LS194 A
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
RD′
探 究 新 知
1
A1 0 0 0
课中环节
2.功能
74LS194A的功能表
任 务 驱 动
课中环节
寄存器的功能及应用 集成电路74LS194A
内容
重点
移位的工作原理
难点
任 务 驱 动
D 触 发 器 ( D Flip-Flop)
信号 输入端 存储数据
D
0 1
1D
Q
Q
互补 输出端
温 故 知 新
CLK
时钟脉冲
> C1
逻辑符号
特性方程： Q0*=D
一、 寄存器（Shift Register）
S1 S 0
工作状态 置零 保持 右移 左移 并行输入
S1 0 0 S0
D IR D0 D1 D2 D3 D IL CLK S1 CLK
S0
74LS194 A
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
RD′
探 究 新 知
1
0 0 0 0
课中环节
2.功能
74LS194A的功能表
RD
0 1 1 1 1
××
0 0 1 1 0 1 0 1
y3 y2 y1 y0
(Y )
Q0 Q1 Q2 Q3
1


y7 输 y6 出 y5 高 y4 位 (Y )
CLK 2
CP 74LS S1
R D
R D
D IR Q
S1 S0
194 S0 D0 D1 D2 DD 3
IR
Q1Q2 Q3 S1 74LS CP S0 194 D0 D1 D2 D3
0
8位右移寄存器