移位寄存器的设计
移位寄存器的设计方法
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16位通用移位寄存器设计报告
16位通用移位寄存器设计报告(1) 设计一个16位循环右移电路，S是移位数，A是移位前的并行输入，Y是移位后的并行输出(在本设计中，我用Pin表示移位前的并行输入，Pout表示移位后的并行输入，S表示移位设计题目要求数)，要求估算电路占用的资源大小及电路的速度;(2) 以上面设计好的16位循环右移电路为核心，扩展设计一个能进行循环右移、循环左移、算术右移、算术左移、逻辑右移、逻辑左移的通用移位电路。
设计工具及版本 Quartus II 9.0设计原理及结构方案(1)在考虑16位循环右移电路的设计时，我选择用74151“8选1数据选择器”配合门电路进行搭建桶形移位电路，对于每个输出断对应需要用两片74151对16位并行输入数据进行选择，用移位数控制端S(S3S2S1S0)中的S3实现两片74151的片选进而将两片74151组成“16选1数据选择器”，结构如图1。
用16个如图1的结构这可以构成16位输出的循环右移电路结构框图，如图2。
74151 16位并行输入Pin16位并行输出的其中一端Pout[n]74151 移位数控制端S(图1)16位并行输入Pin 74151 16位并行输出端Pout[0]74151 移位数控制端S16位并行输入Pin 7415116位并行输出端Pout[15]74151 移位数控制端S(图2)(3) 以16位循环右移电路(结构图如上图2)为核心进行构建多功能移位通用电路(结构图如下图3):16位16位并行输入Pin 循环循环16位循右移移位环移位并4位全位电移位数控制端S 输出行输出加器路信号74283 移位方式控制端处理16位自定义A、B、LorR 16位循环左移电路产生移位并行输最终出的期4位全自定移位数控制端S 望输加器义4-16 出信74283 译码16位译号电路码序列移位方式控制端A、B、LorR根据移位方式产生所需要的译码序列(图3)电路设计描述(1)16位循环右移电路设计:选择用2片74151“8选1数据选择器”对16位并行输入数据根据移位数和所在输出位置进行选择，作为Pout[n]，例如Pout[0]对应的第一片74151的D7D6D5D4D3D2D1D0分别对应Pin[7]---Pin[0], 第二片74151的D7D6D5D4D3D2D1D0分别对应Pin[15]---Pin[8];再如Pout[6]对应的第一片74151的D7D6D5D4D3D2D1D0分别对应Pin[13]---Pin[6], 第二片74151的D7D6D5D4D3D2D1D0分别对应Pin[5]---Pin[0]Pin[15]Pin[14]，按照这样的方式不同的输出位对应的不同的接线方法就可以根据S(S3S2S1S0)选择相应的输入数据作为输出Pout[n]。
移位寄存器的设计与实现
移位寄存器的设计与实现移位寄存器（Shift Register）是一种特殊的寄存器，用于在数字电路中将数据按位移动的操作。
它可以将数据向左或向右进行平行移位，并且可以用来实现各种电路功能，例如串行-并行数据转换、频率分频或倍频、数据缓存等。
本文将从移位寄存器的基本结构、设计要点、实现方法等方面进行详细介绍。
移位寄存器的基本结构通常由多个触发器（Flip-flop）组成，每个触发器负责存储一个位的数据。
根据移位方向的不同，可以将移位寄存器分为向左移位（左移寄存器）和向右移位（右移寄存器）两种类型。
其中，向左移位寄存器采用最左边的触发器接收数据，然后依次向右边的触发器传递；向右移位寄存器则采用最右边的触发器接收数据，然后依次向左边的触发器传递。
在设计移位寄存器时，需考虑以下几个要点：1.触发器的选择：常用的触发器包括D触发器、JK触发器等，具体选择哪种触发器取决于设计的功能需求和性能要求。
同时还需要考虑触发器的时钟信号和复位信号。
2.位移方向的确定：根据具体的应用需求，确定是向左移位还是向右移位，以及移位的次数。
3.并行加载和并行输出：除了进行移位操作，移位寄存器通常还需要支持同时将多个位数据加载进来（并行加载）或者并行输出到外部设备。
4.移位寄存器的宽度：决定了可以存储的位数，根据具体应用需求选择合适的宽度。
5.时序控制和控制信号：移位寄存器的正常工作需要时钟信号和其他控制信号，例如复位信号、使能信号等。
通过以上的设计要点，可以实现不同功能的移位寄存器。
例如，通过多次移位操作可以实现数据的频率分频或倍频，具体实现方式是将时钟信号输入到移位寄存器，并利用移位寄存器的特性进行数据的整除或整倍处理。
此外，通过适当地选择触发器和控制信号，还可以实现串行-并行数据转换的功能。
即将串行数据输入到移位寄存器中，通过控制信号使数据在移位寄存器中进行移位，并经过并行输出接口输出到外部设备。
最常见的实现方法是使用门电路（AND、OR、NOT门）和触发器电路的组合。
8位移位寄存器的设计
8位移位寄存器的设计1.设计原理：8位移位寄存器由8个D触发器组成，每个触发器都有一个数据输入端和一个时钟输入端。
在时钟上升沿到达时，将数据输入端的值传递到输出端，同时由上一个触发器的输出端传递给下一个触发器的输入端。
这样，在每个时钟周期内，数据会从寄存器的一端移动到寄存器的另一端。
2.功能：-数据存储：将输入的8位数据存储在寄存器中。
-数据移位：可以将寄存器中的数据向左或向右移动一位。
-数据传输：可以将寄存器中的数据传递给其他元件或模块。
3.设计步骤：设计一个8位移位寄存器的步骤如下：1)确定需要的数据输入和输出端口数量和类型。
2)选择合适的D触发器，每个触发器都有一个数据输入端D和一个控制输入端CLK。
3)将8个D触发器按照顺序连接起来，每个触发器的输出端连接到下一个触发器的输入端，形成一个移位寄存器。
4)定义时钟信号的激活边沿（上升沿或下降沿）。
5)设计时钟信号的生成电路，以便控制数据的移位操作。
6)连接数据输入端口和时钟信号的生成电路到移位寄存器的各个触发器。
7)连接数据输出端口到移位寄存器最后一个触发器的输出端。
4.应用：-数据缓存：将来自外部设备的数据存储在寄存器中，然后按需传递给其他模块。
-数据传输：通过移位寄存器将数据从一个模块传递到另一个模块，以实现数据通信。
-时序操作：通过移位寄存器来生成时序信号，控制其他模块的状态和行为。
-数据处理：通过移位寄存器将数据进行移位、旋转、倒序等操作，并输出结果。
-逻辑运算：通过移位寄存器将数据进行逻辑与、逻辑或、逻辑异或等操作。
总结：8位移位寄存器是一种常见且实用的数字逻辑元件，用于存储和移动8位二进制数据。
通过8个D触发器的组合，可以实现数据的存储、移位和传输等功能。
在数字电子系统中，8位移位寄存器被广泛应用于数据缓存、数据传输、时序操作、数据处理和逻辑运算等场景。
设计和理解8位移位寄存器对于数字电子系统的开发和优化是非常重要的。
移位寄存器功能及其设计
仿真图：
串入并出 移位 CP 0 1 2 3 4
串行输入 1 1 0 0 0
并行输出(Q3Q2Q1Q0) 0000 1000 1100 0110 0011
并入串出（初始时 Q3Q2Q1Q0 被置为 0011，既有并行输入为 0011）
移位 CP
并行输出
串行输出
1
0011
1
2
0001
1
3
0000
0
4
预置 1 1 1 ↑ × × D0 D1 D2 D3 D0D1D2D3
左移 1 1 0 ↑ DIL × × × ×
×
Q1Q2Q3DIL
右移 1 0 1 ↑ ×
ห้องสมุดไป่ตู้
DIR × × ×
×
DIRQ0Q1Q2
3 、双向移位寄存器 74LS194 的应用
（1）形成扭环计数器电路；（2）组成模 12 计数器 ；（3）形成并串转换电路 。
开关闭合，S1=1，S0=1，实现对两片 74LS194 的预置数，将 A=0101，B=1001 分别置入 74LS194（A），74LS194（B）。然后将开关断开，74LS194(A), 74LS194(B)进行的是右移运 算。通过该电路各芯片之间一系列的作用，在经过 4 个 CP 脉冲后，结果如下：
2、 双向移位寄存器：在控制信号的作用下，既能左移又能右移的多位移位寄存器。74LS94
是 4 位双向移位寄存器，逻辑功能表如下：
功能
输入
S1 S0 CP DIL DIR D0 D1 D2 D3
RD
QQQQ 0123
清除 0 × × × ×
××× ×
×
0000
保持 1 0 0 ↑ ×
实验三 四位移位寄存器设计
实验三四位移位寄存器设计一、实验目的l、掌握移位寄存器的存储原理与移位原理；2、掌握VHDL语言的生成语句的使用方法；3、用VHDL语言设计串入并出移位寄存器电路；4、设计一个4位串入并出移位寄存器电路。
二、实验原理生成语句具有复制作用，可以生成与某个元件或设计单元电路完全相同的一组并行元件或设计单元电路结构。
如果使用元件例化语句，生成器件，那么设计前必须先有这个元件。
当时钟信号边沿到来时，输入端的数据在时钟边沿的作用下逐级向后移位，达到一定位数后输出，如下图所示。
三、实验条件1、计算机；2、Quartus II开发平台；3、ME5000EDA实验箱（备选）；四、实验步骤1、创建工程；2、用VHDL语言设计一个D触发器。
D触发器VHDL源程序如下：3、用元件例化语句及生成语句完成四位移位寄存器设计4、仿真验证；5、编程下载。
五、实验报告1、写出预习报告。
2、写出4位串入并出移位寄存器的VHDL源程序；3、详述4位串入并出移位寄存器的工作原理；4、写出心得体会。
六、思考题1、如果做硬件验证的话，由于使用的内部时钟周期十分短，看不出效果，应该怎么修改程序。
2、写出4位串入并出移位寄存器的VHDL源程序；3、详述4位串入并出移位寄存器的工作原理；4、写出心得体会。
实验四序列检测器的设计一、实验目的1、掌握序列检测器的工作原理；2、熟悉用VHDL设计一般状态机所包含的几个基本部分；3、了解状态机在信号输出方式、结构方式、状态表达方式和编码方式的差异；4、学习用状态机实现序列检测器的设计，并对其进行仿真。
二、实验器材PC机一台；教学实验系统一台；下载电缆一根。
三、实验原理与内容1、序列检测器的基本工作过程：序列检测器用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，在数字通信中有着广泛的应用。
当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出1，否则输出0。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置的对应码相同。
Lab8 简单寄存器及移位寄存器设计
实验八简单寄存器及移位寄存器设计一、 实验前准备1.EXCD-1可编程片上系统开发板；2.下载线；3.5V电源。
二、 实验目的进一步学习VHDL语言，并学会利用ISE进行移位寄存器的设计与仿真，掌握移位寄存器的工作原理。
三、 实验原理移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。
既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左右移的控制信号便可实现双向移位要求。
根据寄存器存取信息的方式不同，寄存器可分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。
本实验实现要求设计一个八位循环移位寄存器，即在时钟脉冲作用下，数据依次右移，最低位移向最高位，设置移位寄存器中初始值为01111111，八位移位寄存器真值表如表4-1：表8-1 八位循环移位寄存器真值表移位脉冲八位移位寄存器当前值八位移位寄存器移位后值clk↑0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1clk↑ 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1clk↑ 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1clk↑ 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1clk↑ 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1clk↑ 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1clk↑ 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0clk↑ 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1clk↑0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1四、 实验内容设计一个八位循环移位寄存器，即在时钟脉冲作用下，数据依次右移，最低位移向最高位，设置移位寄存器中初始值为01111111，并用8个LED灯进行显示。
系统设计结构如图8-1所示：图8-1 循环移位寄存器设计结构图该系统包括分频模块和移位模块。
移位寄存器的设计及实现
移位寄存器的设计及实现移位寄存器（Shift Register）是一种常用的数字逻辑电路器件，它能够将数据按照输入和输出的时序进行移位操作。
通过移位寄存器，我们可以实现数据的串行传输、并行-串行或者串行-并行转换、数据延迟等功能。
本文将对移位寄存器的设计与实现进行介绍。
一、移位寄存器的设计1.串行输入、串行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为串行移位寄存器，它包括n个触发器，每个触发器提供一个数据位的存储空间。
数据通过一个输入端串行输入，然后通过触发器依次移位，最后从输出端串行输出。
2.并行输入、并行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为并行移位寄存器，它包括n个触发器，每个触发器提供一个数据位的存储空间。
数据通过n个输入端并行输入到各个触发器，然后通过控制信号进行同步移位。
最后从n个输出端并行输出。
3.并行输入、串行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为并行-串行移位寄存器，它先从n个输入端并行输入数据，然后通过控制信号进行同步移位，并将移位结果通过一个输出端串行输出。
4.串行输入、并行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为串行-并行移位寄存器，它先从一个输入端串行输入数据，然后通过触发器进行移位，最后将移位结果从n个输出端并行输出。
1.触发器选择由于是8位移位寄存器，需要选择8个触发器。
常用的触发器有D触发器、JK触发器等，可以根据实际需求选择合适的触发器。
2.输入输出端口设计设计一个输入端口用于串行输入数据。
由于是串行输入，需要一个时钟信号和一个使能信号进行同步移位操作。
同时，设计一个输出端口用于串行输出数据。
3.控制信号电路设计根据串行输入、串行输出的要求，需要设计一个时钟信号和一个使能信号的电路。
使能信号在移位过程中保持逻辑高电平，只有当8位数据全部移位完成时才将使能信号置为逻辑低电平。
二、移位寄存器的实现1.设计一个8位移位寄存器电路，并连接8个D触发器。
2.将串行输入信号与D触发器的数据端相连，时钟信号与D触发器的时钟端相连，使能信号与D触发器的使能端相连。
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实验四移位寄存器的设计
电科092 朱恩遇09401700324 1实验目的：掌握QuartusII的VHDL语言描述输入法
（1）掌握VHDL语言描述输入法
（2）掌握VHDL语言
（3）理解if语句进行描述计数器。
2 、实验内容
（1）设计一个移位寄存器
（2）根据VHDL语言描述输入法编译和波形仿真。
3 、实验要求
(1) 熟悉VHDL语言描述输入法
(2) 设计一个移位寄存器的VHDL程序，具有左、右移位，同步置数、同步清零等功
能
(3) 用QuartusII软件编译和波形仿真
(4) 把自己认为好的实验结果写成实验报告。
（要计成绩）
4、实验步骤
程序：
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity yw is
port(data:in std_logic_vector(5 downto 0);
left_da,right_da,reset,clk:in std_logic;
mode :in std_logic_vector(1 downto 0);
qout :buffer std_logic_vector(5 downto 0));
end yw;
architecture behave of yw is
begin
process
begin
wait until rising_edge(clk);
if(reset='1')then
qout<="000000";
else
case mode is
when"00"=>qout<=qout;
when"01"=>qout<=right_da&qout(5 downto 1);
when"10"=>qout<=qout(4 downto 0)&left_da;
when"11"=>qout<=data;
when others=>null;
end case;
end if;
end process;
end behave；
5.仿真结果
6.实验收获与体会
通过这次试验我学习到在quartus中怎么用编辑波形来对程序的实验验证，在波形仿真中对于各种快捷工具的使用，以及对其中器件的延时分析。
其中就有编辑波形是的双击选定特定时间赋值的方法，这个我觉得非常有用。
从第一个试验的一无所知到现在的入门界别，当然我相信这只是一个开始，还有好多未知的东西在等着我。