寄存器和移位寄存器PPT课件
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6.4 寄存器和移位寄存器
主要要求：
理解寄存器和移位寄存器的作用和工作原理。 了解集成移位寄存器的应用。
一、寄存器 RegQis0t~erQ，3 用是于同存时放输二出进的制，数这码种。输出
方式称并行输出。
DQ00 Q0 QD1 Q1 QD2 Q2 QD3 Q3
4 位 寄
FF0 1D C1 R
FF1 1D C1 R
LD CR CTT CTP
Q0 Q1 Q2 Q3 CO
计数器
74LS138
ST A
Y0
ST B
Y1
ST C
Y2
Y3
Y4
Y5 Y6
Y7
译码器
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
EXIT
时序逻辑电路
2019/12/30
9
EXIT
本章小结
时序逻辑电路由触发器和组合逻辑电路组成， 其中触发器必不可少。时序逻辑电路的输出 不仅与输入有关，而且还与电路原来的状态 有关。时序逻辑电路的工作状态由触发器存 储和表示。
移位寄存器除了能寄存数码外，还能实现数据的串、并行转换。
2. 集成双向移位寄存器 CT74LS194
并行数据输出端，从高
位到低位依次为 Q3 ~ Q0。
移位脉冲 输入端
CP
Q0 Q1 Q2 Q3 CT74LS194
工作方式控制端
M1 M0 = 00 时，保持功能。
M1 M0 = 01 时，右移功能。
(3) 当需要扩大计数器容量时，可将 多片集成计数器进行级联。
寄存器主要用以存放数码。移位寄存器不但可 存放数码，还能对数码进行移位操作。移位寄 存器有单向移位寄存器和双向移位寄存器。集 成移位寄存器使用方便、功能全、输入和输出 方式灵活，功能表是其正确使用的依据。移位 寄存器常用于实现数据的串并行转换，构成环 形计数器、扭环计数器和顺序脉冲发生器等。
M1 M0 = 10 时，左移功能。
M1 M1 M0 = 11 时，并行置数
M0
功能。
DSR CR D0 D1D2 D3
DSL
右移串行数码
输入端
CR
左移串行数码输入端
异步置 0 端 并行数码输入端 低电平有效
时序逻辑电路
三、顺序脉冲发生器
产生在每个循环周期内，在时 间上按先后顺序排列的脉冲信号。
计数器型顺序脉冲发生器
顺序脉冲指在每个循环周期内，在时间上按一 定先后顺序排列的脉冲信号。常用之控制某些 设备按照事先规定的顺序进行运算或操作。
时序逻辑电路
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EXIT
的状态不变下，面即请寄看存置的数数演码示保持不变。
寄存器的结构特点
Q0 Q0
FF0 1D C1 R
Q1 Q1
FF1 1D C1 R
Q2 Q2
FF2 1D C1 R
Q3 Q3
FF3 1D C1 R
D0 CP CR D1
D2
D3
各触发器均为 D 功能且并行使用。
1 个触发器能存放 1 位二进制数码，因此 N 个触发器可构成 N 位寄存器。
时序逻辑电路按时钟控制方式不同分为同步时 序逻辑电路和异步时序逻辑电路。前者所有触 发器的时钟输入端 CP 连在一起，在同一个时 钟脉冲 CP 作用下，凡具备翻转条件的触发器 在同一时刻翻转。后者时钟脉冲 CP 只触发部 分触发器，其余触发器由电路内部信号触发， 因此，其触发器的翻转不在同一输入时钟脉冲 作用下同步进行。
描述时序电路逻辑功能的方法有逻辑图、 状态方程、驱动方程、输出方程、状态转 换真值表、状态转换图和时序图等。
时序逻辑电路分析的关键是求出状态方程 和状态转换真值表，然后由此分析时序逻 辑电路的功能。
计数器是快速记录输入脉冲个数的部件。 按计数进制分有：二进制计数器、十进制 计数器和任意进制计数器；按计数增减分 有：加法计数器、减法计数器和加/减计数 器；按触发器翻转是否同步分有：同步计 数器和异步计数器。计数器除了用于计数 外，还常用于分频、定时等。
二、移位寄存器
Shift register 用于存放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
每输入一个移位脉冲，移位寄存器 中的数码依次向左移动 1 位。
每输入一个移位脉冲，移位寄存器 中的数码依次向右移动 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。
1. 单向移位寄存器的结构与工作原理
右移输入
DI D0
FF0 1D C1
Q0 FF1
D1 1D C1
Q1 FF2
D2 1D C1
Q2 FF3
D3
1D C1
Q3 右移输出
CP 移位脉冲
右移位寄存器
由 D 触发器构成。
D0=DI，D1=Q0，D2=Q1，D3= Q2。
在 CP 上升沿作用下，串行输入数据 DI 逐步被移入 FF0 中；同时，数据逐步被右移。
FF2 1D C1 R
FF3 1D C1 R
存
D0
D1
D2
D3
器
1
ห้องสมุดไป่ตู้D0 CP CR D1
D2
D3
到Q2达被Q1时D置Q0，0C~0由=R。DDDD0为3寄3~触称D异存D2发为步3D器器并被1清工D构行并零0作。成数行端时，据置，，因输入当C此入到RC端能应R4，锁为=个0当存高触时时输电发，钟入平器各数。C中触P据，发上。使器升均Q沿3 在 CR = 1 且CP上升沿未到达时，各触发器
中规模集成计数器功能完善、使用方便灵活。 功能表是其正确使用的依据。利用中规模集成 计数器可很方便地构成 N 进制(任意进制)计 数器。其主要方法为：
(1) 用同步置零端或置数端获得 N 进制计 数器。这时应根据 SN-1 对应的二进制代码写 反馈函数。
(2) 用异步置零端或置数端获得 N 进制计 数器。这时应根据 SN 对应的二进制代码写反 馈函数。
计数器型顺序脉冲发生器一般用按自然态序计数的二 进制计数器和译码器构成。
移位型顺序脉冲发生器
移位型顺序脉冲发生器一般用移位寄存器和译码电路 构成。
EXIT
1 CP
D0 D1 D2 D3
时序逻辑电路
用集成计数器74LS163和集成3线-8线译码 器74LS138构成的8输出顺序脉冲发生器。
74LS163
主要要求：
理解寄存器和移位寄存器的作用和工作原理。 了解集成移位寄存器的应用。
一、寄存器 RegQis0t~erQ，3 用是于同存时放输二出进的制，数这码种。输出
方式称并行输出。
DQ00 Q0 QD1 Q1 QD2 Q2 QD3 Q3
4 位 寄
FF0 1D C1 R
FF1 1D C1 R
LD CR CTT CTP
Q0 Q1 Q2 Q3 CO
计数器
74LS138
ST A
Y0
ST B
Y1
ST C
Y2
Y3
Y4
Y5 Y6
Y7
译码器
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
EXIT
时序逻辑电路
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EXIT
本章小结
时序逻辑电路由触发器和组合逻辑电路组成， 其中触发器必不可少。时序逻辑电路的输出 不仅与输入有关，而且还与电路原来的状态 有关。时序逻辑电路的工作状态由触发器存 储和表示。
移位寄存器除了能寄存数码外，还能实现数据的串、并行转换。
2. 集成双向移位寄存器 CT74LS194
并行数据输出端，从高
位到低位依次为 Q3 ~ Q0。
移位脉冲 输入端
CP
Q0 Q1 Q2 Q3 CT74LS194
工作方式控制端
M1 M0 = 00 时，保持功能。
M1 M0 = 01 时，右移功能。
(3) 当需要扩大计数器容量时，可将 多片集成计数器进行级联。
寄存器主要用以存放数码。移位寄存器不但可 存放数码，还能对数码进行移位操作。移位寄 存器有单向移位寄存器和双向移位寄存器。集 成移位寄存器使用方便、功能全、输入和输出 方式灵活，功能表是其正确使用的依据。移位 寄存器常用于实现数据的串并行转换，构成环 形计数器、扭环计数器和顺序脉冲发生器等。
M1 M0 = 10 时，左移功能。
M1 M1 M0 = 11 时，并行置数
M0
功能。
DSR CR D0 D1D2 D3
DSL
右移串行数码
输入端
CR
左移串行数码输入端
异步置 0 端 并行数码输入端 低电平有效
时序逻辑电路
三、顺序脉冲发生器
产生在每个循环周期内，在时 间上按先后顺序排列的脉冲信号。
计数器型顺序脉冲发生器
顺序脉冲指在每个循环周期内，在时间上按一 定先后顺序排列的脉冲信号。常用之控制某些 设备按照事先规定的顺序进行运算或操作。
时序逻辑电路
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EXIT
的状态不变下，面即请寄看存置的数数演码示保持不变。
寄存器的结构特点
Q0 Q0
FF0 1D C1 R
Q1 Q1
FF1 1D C1 R
Q2 Q2
FF2 1D C1 R
Q3 Q3
FF3 1D C1 R
D0 CP CR D1
D2
D3
各触发器均为 D 功能且并行使用。
1 个触发器能存放 1 位二进制数码，因此 N 个触发器可构成 N 位寄存器。
时序逻辑电路按时钟控制方式不同分为同步时 序逻辑电路和异步时序逻辑电路。前者所有触 发器的时钟输入端 CP 连在一起，在同一个时 钟脉冲 CP 作用下，凡具备翻转条件的触发器 在同一时刻翻转。后者时钟脉冲 CP 只触发部 分触发器，其余触发器由电路内部信号触发， 因此，其触发器的翻转不在同一输入时钟脉冲 作用下同步进行。
描述时序电路逻辑功能的方法有逻辑图、 状态方程、驱动方程、输出方程、状态转 换真值表、状态转换图和时序图等。
时序逻辑电路分析的关键是求出状态方程 和状态转换真值表，然后由此分析时序逻 辑电路的功能。
计数器是快速记录输入脉冲个数的部件。 按计数进制分有：二进制计数器、十进制 计数器和任意进制计数器；按计数增减分 有：加法计数器、减法计数器和加/减计数 器；按触发器翻转是否同步分有：同步计 数器和异步计数器。计数器除了用于计数 外，还常用于分频、定时等。
二、移位寄存器
Shift register 用于存放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
每输入一个移位脉冲，移位寄存器 中的数码依次向左移动 1 位。
每输入一个移位脉冲，移位寄存器 中的数码依次向右移动 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。
1. 单向移位寄存器的结构与工作原理
右移输入
DI D0
FF0 1D C1
Q0 FF1
D1 1D C1
Q1 FF2
D2 1D C1
Q2 FF3
D3
1D C1
Q3 右移输出
CP 移位脉冲
右移位寄存器
由 D 触发器构成。
D0=DI，D1=Q0，D2=Q1，D3= Q2。
在 CP 上升沿作用下，串行输入数据 DI 逐步被移入 FF0 中；同时，数据逐步被右移。
FF2 1D C1 R
FF3 1D C1 R
存
D0
D1
D2
D3
器
1
ห้องสมุดไป่ตู้D0 CP CR D1
D2
D3
到Q2达被Q1时D置Q0，0C~0由=R。DDDD0为3寄3~触称D异存D2发为步3D器器并被1清工D构行并零0作。成数行端时，据置，，因输入当C此入到RC端能应R4，锁为=个0当存高触时时输电发，钟入平器各数。C中触P据，发上。使器升均Q沿3 在 CR = 1 且CP上升沿未到达时，各触发器
中规模集成计数器功能完善、使用方便灵活。 功能表是其正确使用的依据。利用中规模集成 计数器可很方便地构成 N 进制(任意进制)计 数器。其主要方法为：
(1) 用同步置零端或置数端获得 N 进制计 数器。这时应根据 SN-1 对应的二进制代码写 反馈函数。
(2) 用异步置零端或置数端获得 N 进制计 数器。这时应根据 SN 对应的二进制代码写反 馈函数。
计数器型顺序脉冲发生器一般用按自然态序计数的二 进制计数器和译码器构成。
移位型顺序脉冲发生器
移位型顺序脉冲发生器一般用移位寄存器和译码电路 构成。
EXIT
1 CP
D0 D1 D2 D3
时序逻辑电路
用集成计数器74LS163和集成3线-8线译码 器74LS138构成的8输出顺序脉冲发生器。
74LS163