第19讲寄存器和移位寄存器

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1、第19讲课时授课计划课程内容内容：寄存器、移位寄存器及其应用目的与要求：1.掌握寄存器及移位寄存器的基本概念、工作原理、工作波形2.了解双向移位寄存器74LS194的逻辑功能3.了解寄存器、移位寄存器的应用4.掌握顺序脉冲发生器的工作原理、实现方法、注意问题重点与难点：寄存器和移位寄存器的基本概念、工作原理、工作波形课堂讨论：1二进制的乘除法如何实现?(利用了移位寄存器)2寄存器与存储器有何区别?现代教学方法与手段：大屏幕投影教学。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)寄存器(Register)寄存器：能存放二进制数据或代码的电路（由FF构成）。基本寄存

2、器：只能存放数据/代码移位寄存器：除了能存放数据/代码以外，还有移位功能。基本寄存器双拍接收方式单拍接收方式双拍工作方式基本寄存器（1）第一步/拍：清零，即Q=0。（2）第二步/拍：存数。即Q=D。在Rd=1、B上升沿以外时间，寄存器内容将保持不变。缺点：工作速度低。&A清零B接收D寄存器由基本RSFF构成单拍工作方式基本寄存器无论寄存器中原来的内容是什么，只要送数控制时钟脉冲CP上升沿到来，加在并行数据输入端的数据D0～D3，就立即被送入进寄存器中，即有：寄存器由维阻DFF构成74374(OctalD-TypeFlipflopwithOutputEnableandTri-Sta

3、teOutputs)8D寄存器74LS374移位寄存器移位功能：寄存器中存放的数据或代码能在移位脉冲作用下逐位左移或右移（逐位：每一个上升沿移一位）如何实现移位功能？连接右移：DIR最左D端，左Q端右D端，规律左移：左D端右Q端，最右D端DIL乘2除2的快速算法？1、单向移位寄存器并行输出4位右移移位寄存器时钟方程：驱动方程：状态方程：移位过程4位右移寄存器并行输出4位左移移位寄存器时钟方程：驱动方程：状态方程：移位过程单向移位寄存器具有以下主要特点：（1）单向移位寄存器中的数码，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C

4、P脉冲即可完成串行输入工作，此后可从Q0～Qn-1端获得并行的n位二进制数码，再用n个CP脉冲又可实现串行输出操作。（3）若串行输入端状态为0，则n个CP脉冲后，寄存器便被清零。双向移位寄存器使用维阻DFF和二选一MUX实现的三位双向移位寄存器M=0左移M=1右移集成双向移位寄存器74LS19474194(4-BitBidirectionalShiftRegisterwithParallelLoad)74299(8-BitUniversalShift/StorageRegister)通用移位寄存器74299A0A1A2A3A4A5A6CP寄存器的应用1、串并转换（串入并出）--七

5、位串行-并行转换器Q0Q1Q2Q3DIRS1CPT4194S0RdD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3DIRS1CPT4194S0RdD0D1D2D3“1”“1”Rd异步清0“1”“1”1W0W1W2W3W4W5W6七位串行-并行转换器工作原理W0W1W2W3W4W5W6S1S0Rd下降沿0000000CP上升沿(1)011111111(并入)CP上升沿(2)A601111101(右移)CP上升沿(3)A5A60111101(右移)……CP上升沿(8)A0A1A2A3A4A5A601(右移)11(并入)并行输入数据的选择是考虑了工作状态的控制以及转换完成信号的产生而设定的。寄存器的应

6、用2、移位寄存器型计数器--环形计数器结构特点即将FFn-1的输出Qn-1接到FF0的输入端D0。工作原理根据起始状态设置的不同，在输入计数脉冲CP的作用下，环形计数器的有效状态可以循环移位一个1，也可以循环移位一个0。即当连续输入CP脉冲时，环形计数器中各个触发器的Q端或端，将轮流地出现矩形脉冲。环形计数器的状态转换图Q0Q1Q2Q3:0001100001000010001110011100011001111011110111100101101000001111有效循环无效循环由于存在无效循环，故不能自启动。环形计数器的优缺点优点：做顺序脉冲发生器时不需要附

7、加译码电路缺点：FF利用率不高能自启动的4位环形计数器状态图由74LS194构成的能自启动的4位环形计数器时序图3、移位寄存器型计数器--扭环形计数器结构特点状态图即将FFn-1的输出Qn-1接到FF0的输入端D0。能自启动的4位扭环形计数器由74LS194组成的扭环计数器扭环计数器解决了环形计数器的计数利用率不高的问题，从图上可以看出它有两种循环，每个循环的状态个数都是8。每来一个CP脉冲，计数器中只有一个FF翻转。并且在CP作用下，这个“1”在计数器中循环。计数状态构成循环码