寄存器和移位寄存器

2011-07-26 21:17:16来源: 互联网
寄存器
1.定义
2.电路举例
3.逻辑功能分析
7.4.2 移位寄存器
一、单向移位寄存器
㈠ 由4个维持阻塞D触发器组成4位右移位寄存器。
1.逻辑电路:
2.工作原理
3.右移位寄存器的状态表
㈡ 4位左移位寄存器。
二、双向移位寄存器4位双向移位寄存器CT74LS194
1.逻辑功能示意图
2.功能表
3.主要功能分析
7.4.3 移位寄存器的应用
一、环形计数器
逻辑电路、工作原理
1.写方程式
2.状态转换真值表
3.逻辑功能
4.工作波形(在有效状态时)。
5.优缺点:
二、扭环计数器
同环形计数器的分析过程
7.4.4 顺序脉冲发生器
一、基本概念
二、由环形计数器实现
三、由双向移位寄存器CT74LS194构成
㈠ 顺序正脉冲
㈡ 顺序负脉冲
四、还可以用计数器+译码器实现

现代教学方法与手段:DLCCAI或EWB演示移位寄存器和顺序脉冲发生器的逻辑功能

7.4 寄存器和移位寄存器
寄存器:存放数码、运算结果或指令的电路。
移位寄存器:不但可存放数码,而且在移位脉冲作用下,寄存器中的数码可根据需要向左或向右移位。
一个触发器可存储一位二进制代码。
n位二进制代码寄存器需n个触发器。
寄存器应用举例:1 运算中存贮数码、运算结果。2 计算机的CPU由运算器、控制器、译码器、寄存器组成,其中就有数据寄存器、指令寄存器、一般寄存器。
课堂讨论:寄存器与存储器有何区别?
寄存器内存放的数码经常变更,要求存取速度快,一般无法存放大量数据。(类似于宾馆的贵重物品寄存、超级市场的存包处。)
存储器存放大量的数据,因此最重要的要求是存储容量。(类似于仓库)
7.4.1 寄存器
1.定义
寄存器:用以存放二进代码的电路。
2.电路举例
由维持阻塞D触发器组成的4位数码寄存器。


3.逻辑功能分析:

7.4.2 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作移位寄存器,又称移存器。
课堂讨论:二进制的乘除法如何实现?(利用了移位寄存器)
移位寄存器又分为单向移位寄存器和双向移位寄存器。

一、单向移位寄存器
㈠ 由4个维持阻塞D触发器组成4位右移位寄存器。

1.逻辑电路:
4个D触发器共用一个时钟脉冲信号,因此为同步时序逻辑电路。
数码由最左边的FF0的DI端串行输入。


2.工作原理
每一个触发器的输出→其右边触发器的输入,
则对应每一个CP上升沿,数据右移一位。

3.右移位寄存器的状态表


并行输出方式:数码由Q3、Q2、Q1、Q0取出

串行输出方式:数码从Q3取出,但需要输入4(触发器的个数)+4(数码位数)个移位脉冲才能从4位寄存器中取出存放的4位数码1011。

㈡ 4位左移位寄存器。
数码由最右边的FF3的 端串行输入。
每一个触发器的输出→其左边触发器的输入,
则对应每一个CP上升沿,数据左移一位。


二、双向移位寄存器



3.主要功能分析。(根据功能表分析,不写板书)

7.4.3 移位寄存器的应用
一、环形计数器


为同步时序逻辑电路。

下面分析它的工作原理。(巩固已经学过的同步电路的分析方法。可简单讲分析过程,重点讲明逻辑功能和工作波形。)
1.写方程式

2.状态转换真值表

3.逻辑功能
① 4位环形计数器只有4个有效工作状态,即只能计4个数。
② 状态利用率很低:由4个触发器组成的二进制计数器有16个不同的状态。因此,有12个无效状态。
③ 能够自启动:如由于某种原因而进入无效状态时,只要继续输入计数脉冲CP,电路就会自动返回有效状态工作。
4.工作波形(在有效状态时)。
Q0、Q1、Q2、Q3输出的波形为一组顺序脉冲(依次出现正脉冲),因此,环形计数器也是一个顺序脉冲发生器。(本节稍后将会讲到)

5.优缺点:
优点:电路简单。
缺点:电路状态利用率低,计n个数,需n个触发器,很不经济。

自启动扭环计数器,为同步时序逻辑电路。

下面分析它的工作原理。(巩固已经学过的同步电路的分析方法。可简单讲分析过程,重点讲明逻辑功能、工作波形。)

1.写方程式

2.状态转换真值表

3.逻辑功能
① 4位扭环计数器只有8个有效工作状态,即能计8个数。
② 状态利用率较低:由4个触发器组成的二进制计数器有16个不同的状态。因此,有8个无效状态。
③ 能够自启动:如由于某种原因而进入无效状态时,只要继续输入计数脉冲CP,电路就会自动返回有效状态工作。

4.工作波形(在有效状态时)。
5.优缺点:
优点:每次状态变化只有一个触发器翻转,不存在竞争冒险现象,电路比较简单。
缺点:电路状态利用率不高。

7.4.4 顺序脉冲发生器
一、基本概念
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。
顺序脉冲发生器:产生顺序脉冲信号的电路。
应用:在数字系统中,常用以控制某些设备按照事先规定的顺序进行运算或操作。
复习(提问):总线传输时多个三态门的EN取值有何要求(顺序脉冲)
二、由环形计数器实现(需几个顺序脉冲,就用几位环形计数器)
三、由双向移位寄存器CT74LS194构成
(以下电路只是提供一种方案,灵活使用CT74LS194,实际上还可以有更多方案。)
㈠ 顺序正脉冲

图7.4.6(a)所示。
=1、D0D1D2D3=0001、Q0=DSL
1.先并行置数
令M1M0=11,加CP有效↑,Q0Q1Q2Q3=D0D1D2D3=0001
2.再不断左移
再令M1M0=10 ,加CP有效↑
电路开始左移操作,由Q3~Q0端依次输出顺序脉冲。
3.得到顺序正脉冲
顺序脉冲的宽度为CP的一个周期。
它实际上也是一个环形计数器。
㈡ 顺序负脉冲
图7.4.7(b)所示。
=1、D0D1D2D3=0111、M0=1、Q3=DSR
1.先并行置数
加启动负脉冲时→M1=1→M1M0=11,加CP有效↑
Q0Q1Q2Q3=D0D1D2D3=0111
启动脉冲结束后为高电平。
2.再不断左移
由于Q0=0→G1输出1→G2输出0→M1=0
即M1M0=01,加CP有效↑
电路开始右移操作,由Q0~Q3依次输出低电平顺序脉冲。
3.得到顺序负脉冲

四、还可以用计数器+译码器实现(提示出来,供学生思考)

现代教学方法与手段:DLCCAI或EWB演示移位寄存器和顺序脉冲发生器的逻辑功能

关键字:寄存器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0726/article_11110.html
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