第19讲 移位寄存器-3
移位寄存器
5.3.3 移位寄存器指令移位寄存器指令又称自定义位移位指令。
移位寄存器指令格式如下：其中：DATA 为移位寄存器数据输入端，即要移入的位；S_BIT 为移位寄存器的最低位；N 为移位寄存器的长度和移位方向。
注意：1）移位寄存器的操作数据由移位寄存器的长度N （N 的绝对值≦64）任意指定。
2）移位寄存器最低位的地址为S_BIT ；最高位地址的计算方法为： MSB =（∣N ∣-1+（S_BIT 的（位序）号））/8（商）； MSB_M =(∣N ∣-1+（S_BIT 的（位序）号））MOD 8（余数） 则最高位的字节地址为：MSB +S_BIT 的字节号（地址）； 最高位的位序号为： MSB_M 。
例如：设S_BIT=V20.5（字节地址为20，位序号为5），N=16。
则MSB=(16-1+5)/8的商MSB=2、余数MSB_M=4。
则移位寄存器的最高位的字节地址为MSB +S_BIT 的字节号（地址）=2+20=22、位序号为MSB_M=4，最高位为22.4，自定义移位寄存器为20.5～22.4，共16位，如图5-16所示。
图5-16 自定义位移位寄存器示意图3）N ﹥0时，为正向移位，即从最低位依次向最高位移位，最高位移出。
4）N ﹤0时，为反向移位，既从最高位依次向最低位移位，最低位移出。
5）移位寄存器的移出端与SM1.1连接。
指令功能：当EN 有效时，如果N ﹥0，则在每个EN 的上升沿，将数据输入DA TA 的状态移入移位寄存器的最低位S_BIT ；如果N ﹤0，则在每个EN 的上升沿，将数据输入DA TA 的状态移入移位寄存器的最高位，移位寄存器的其它位按照N 指定的方向，依次串行移位。
【例5-16】在输入触点I0.1的上升沿，从VB100的低4位（自定义移位寄存器）由低向高移位，I0.2移入最低位，其梯形图、时序图如图5-17所示。
EN DATANENO SHRB S_BIT梯形图指令STL指令SHRBDATA, S_BIT, N图5-17 移位寄存器应用示例本例工作过程：1）建立移位寄存器的位范围为V100.0~V100.3, 长度N=+4。
移位寄存器
CP
周期内，在时间上按一
Q1
定先后顺序排列的脉冲
Q2
信号。常用之控制某些
Q3
设备按照事先规定的顺
Q4
序进行运算或操作。
（2）扭环形计数器（约翰逊计数器） 在移存型计数器的基础上将最高位反码输出接第一级输入。
QD QD QD QD
4
3
2
1
R
R
R
R
Q4 Q1 Q1 Q2
Q2 Q3
RD CP
Q3 Q4
输入信号每经过 VI 1 1 0 1 一级触发器，移 Q1
动了一个移存周 Q2
期，但波形形状 Q3
保持不变。
Q4
2、右移移位寄存器
右移 VI 输入
CP
DQ
4
DQ
3
DQ
2
DQ
1
右移 输出
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CP脉 冲即可完成串行输入工作，此时可从Q0～Qn-1端获得并行的n位 二进制数码，同时在CP脉冲作用下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。
☆ 第一级D触发器接输入信号Vi ，其余触发器输入D接前级 输出Q,所有CP连在一起接输入移存脉冲，是同步工作方式。
☆ 特征方程： Q1n1 D1 Vi CP
Q D Q D Q D Q D VI
4
3
2
1
Qห้องสมุดไป่ตู้n1 D2 Q1n CP
CP
Q3n1 D3 Q2n CP ★ 移位寄存器移存规律：
移位寄存器
移位寄存器移位寄存器是暂时存放数据的部件，同时它还具有移位功能。
一、特点和分类从逻辑结构上看，移位寄存器有以下两个显著特征：(1)移位寄存器是由相同的寄存单元所组成。
一般说来，寄存单元的个数就是移位寄存器的位数。
为了完成不同的移位功能，每个寄存单元的输出与其相邻的下一个寄存单元的输入之间的连接方式也不同。
(2)所有寄存单元共用一个时钟。
在公共时钟的作用下，各个寄存单元的工作是同步的。
每输入一个时钟脉冲，寄存器的数据就顺序向左或向右移动一位。
通常可按数据传输方式的不同对CMOS移位寄存器进行分类。
移位寄存器的数据输入方式有串行输入和并行输入之分。
串行输入就是在时钟脉冲作用下，把要输入的数据从一个输入端依次一位一位地送入寄存器；并行输入就是把输入的数据从几个输入端同时送入寄存器。
在CMOS移位寄存器中，有的品种只具有串行或并行中的一种输入方式，但也有些品种同时兼有串行和并行两种输入方式。
串行输入的数据加到第一个寄存单元的D端，在时钟脉冲的作用下输入，数据传送速度较慢；并行输入的数据一般由寄存单元的R、S端送入，传送速度较快。
移位寄存器的移位方向有右移和左移之分。
右移是指数据由左边最低位输入，依次由右边的最高位输出；左移时，右边的第一位为最低位，最左边的则为最高位，数据由低位的右边输入，由高位的左边输出。
移位寄存器的输出也有串行和并行之分。
串行输出就是在时钟脉冲作用下，寄存器最后一位输出端依次一位一位地输出寄存器的数据；并行输出则是寄存器的每个寄存单元均有输出。
CMOS移位寄存器有些品种只有一种输出方式，但也有些品种兼具两种输出方式。
实际上，并行输出方式也必然具有串行输出功能。
表1表1是CMOS移位寄存器的分类。
二、常用CMOS移位寄存器简介1.串入－串出移位寄存器CD4006图1是18位移位寄存器CD4006的逻辑框图和引脚功能图。
由图可见，CD4006由四组移位寄存器组成，其中的两组为4位，每组有一输出端，由最高位引出。
3_移位寄存器
1
1
1
CP
110 1
Rd
本继页续完
移位寄存器
一、移位寄存器的工作原理
CP Q3 Q2 Q1 Q0 00 00 0
4、画出四位左移寄存器的输出波形 分析波形时利用状态表,观察每个CP上升沿时
1 2 3
0 0 0
00 01 11
1 1 0
各触发器的状态并填写在图中,最后才画出连线. 4 1 1 0 1
Q3
01 FF3
QC
Q D1 1
Q2
Q1
Q0
1 FF2
10 FF1
01 FF0
Q 第C四个CP上Q升C沿到达移Q位C1
Q D1
Q D0
QD
1
1
1
CP
1
Rd
本继页续完
移位寄存器
一、移位寄存器的工作原理 1、四位左移寄存器逻辑电路图 2、四位左移寄存器工作原理 四个CP脉冲过后,四位数据全部输入至寄存器中,若继续有CP脉 冲输入,则数据又会移出寄存器.
并行输出
0
写入脉冲
0
0A
&
DS串入信号
1
D
SD01Q1
cr0 清除脉冲0
1CP
0 RD
0 CP 0
0
Q3
10 FF3
QC
Q
D
1
0
Q2
Q1
Q0
101 FF2
11 FF1
110 FF0
Q第C三个CP上Q升C沿到达移Q位C0
QD
11
Q D1 1
QD
1
CP
01
Rd
本继页续完
移位寄寄存存器器关闭
尹其畅 第十九讲 寄存器和移位寄存器
41
集成移位寄存器简介
并行输入－并行输出 ( 双向 ) 74LS194、74LS198、74LS299，等。
并行输入－串行输出 74LS165、74LS166，等。
串行输入－并行输出 74LS164，等。
串行输入－串行输出 74LS91，等。
作业
P174 5.6
42
第六章
电子技术 数字电路部分
时序逻辑电路
18
2. 具体电路
&
G1 +5V
G2
&
启动 脉冲
S0 QA1QB1QC1QD1
S1 CP1
74LS194
(1)
R1 A1 B1 C1 D1
串行输出
S0 QA2QB2QC2QD2
S1 CP2
74LS194 (2)
R2 A2 B2 C2 D2
CP
移位
脉冲
+5V D0 D1 D2
D3 D4 D5 D6
并行输入 19
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
输出 1Q 1D 2D 2Q 3Q 3D 4D 4Q GND
控制
八D寄存器 ：三态输出
低电平
共输出控制
有效
共时钟
7
6.2.2 移位寄存器
所谓“移位”，就是将寄存器所存各位 数据， 在每个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。 根据移位方向，常把它分成三种：
左移 寄存器
1 1 1 0 D0 D1 D2 D3 右移 ( S1S0=01)
1 1 1 1 0 D0 D1 D2 右移 ( S1S0=01) 1 1 1 1 1 0 D0 D1 右移 ( S1S0=01) 1 1 1 1 1 1 0 D0 并行输入 ( S1S0=11)
《移位寄存器》课件
技术挑战与展望
高精度与高稳定性
随着应用需求的不断升级，对移位寄存器的精度和稳定性要求也越来越高。未来的研究将 致力于提高移位寄存器的性能指标，以满足各种高端应用的需求。
低功耗与高能效
在便携式和移动设备中，功耗和能效是至关重要的性能指标。未来的移位寄存器设计将更 加注重节能和能效提升，以延长设备的续航时间和降低运行成本。
硬件描述语言实现
使用Verilog或VHDL等硬件描述语言编写移位寄存器的逻辑 电路，通过仿真和综合工具生成可编程逻辑门阵列（FPGA） 或专用集成电路（ASIC）的配置文件。
集成电路实现
将移位寄存器的逻辑电路直接集成在一片集成电路（IC）中 ，通过外部接口与其它电路或系统连接。
基于软件的实现方式
ASIC实现
将移位寄存器的逻辑电路定制集成到专用集成电路（ASIC）中，通过硬件实现移位寄 存器的功能。ASIC具有高性能和低功耗的特点，但开发周期较长且成本较高。
05 移位寄存器的性能指标与 优化
性能指标
吞吐量
衡量移位寄存器处理数据的能 力，通常以每秒传输的位数（ bps）或每秒传输的帧数（fps
。
02
小型化
随着便携式电子设备的普及，移位寄存器的小型化需求也越来越迫切。
小型化移位寄存器的设计需要综合考虑性能、功耗和集成度等多个因素
。
03
智能化
智能化是当前电子设备的重要发展方向，移位寄存器也不例外。通过集
成智能算法和传感器，移位寄存器可以实现自适应控制和预测性维护等
功能，提高设备的整体性能和可靠性。
集成化与模块化
集成化和模块化是提高移位寄存器可靠性和可维护性的重要手段。未来的移位寄存器将更 加注重模块化和可扩展性设计，以方便设备的组装和维护。同时，集成化设计也有助于减 小设备体积和重量，满足便携式应用的需求。
数字电路与逻辑设计2寄存器移位寄存器
并行读出脉冲必须在经过5个移存脉冲后出 现，而且和移存脉冲出现旳时间错开。
D5
D4
D3
D2
D1
＆
＆
＆
＆
＆
并行读出指令
串行输 入 1D
11001
CI
1D Q1
CI
1D Q2
CI
1D Q3
CI
1D
Q4
Q5
CI
移存脉冲CP
分析：假设串行输入旳数码为10011（左边先入）
串—并行转换状态表
序号 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
工作过程： ①在开启脉冲和时钟ＣＰ作用下，执行并
行置入功能。片ⅡＱ３＝ＤＩ６。 ②开启脉冲消失，在ＣＰ作用下，因为标志位０
旳存在，使门Ｇ１输出为１，使得ＳＨ／ＬＤ ＝１，执行右移移位寄存功能。 ③后来在移存脉冲作用，并行输入数据由片Ⅱ旳 Ｑ３逐位串行输出，同步又不断地将片Ⅰ旳串 行输入端Ｊ，Ｋ＝１旳数据移位寄存到寄存器。
末级输出反相后，接到串行输入端。
Q3Q2Q1Q0
1
0000
0001
0011
0111
∧
Q0Q 1Q2Q 3
CP D SR
74194
S0
1
S1
0
RD D 0 D 1 D2 D 3 D SL
1000
1100
1110
1111
0010
0101
1011
0110
清零
1001 0100
1010
1101
移位寄存器构成旳移位计数器
异步清零 同步置数
高位向低位移动(左移) 低位向高位移动(右移)
保持
3 、用集成移位寄存器实现任意模值 旳计数分频
3_移位寄存器_部分
清0),所以Rd端称为复位端.在触发器工作时,Rd应接来高输电出平什1.
么状态。
作用 举例
Q3
Q2
Q1
Q0
CP
FF3
FF2
FF1
FF0
QC
QC
QC
QC
D
QD
QD
QD
QD
0
0
0
0
0
Rd
本继页续完
Rd移置位0工寄作存过器程
一、移位寄存器的工作原理
1、四位左移寄存器逻辑电路图
电路特点：由四个D触发器串联而成,时钟脉冲同时与四个 D 触
CD1
1
CP
Rd
本继页续完
Q3
10 FF3
QC
Q
D
1
0
Q2
Q1
Q0
101 FF2
11 FF1
110 FF0
Q第C三个CP上Q升C沿到达移Q位C0
QD
11
Q D1 1
QD
1
CP
01
Rd
本继页续完
移位寄寄存存器器关闭
一、移位寄存器的工作原理 1、四位左移寄存器逻辑电路图 2、四位左移寄存器工作原理 以在D端输入D3D2D1D0=1101为例,数据从高位开始输入,经历四 个CP脉冲上升沿后全部输入左移寄存器.(分析时一定要运用好每 一个 D 触发器的输出是后一级的输入这个重要的特征.)
一个 D 触发器的输出是后一级的输入这个重要的特征.)
所有触
发器关门
Q3
0 FF3
QC
Q
D
1
0
Q2
0 FF2
QC
Q
D
1
第19讲寄存器和移位寄存器58755-PPT课件
2、双向移位寄存器
第19讲 寄存器 和移位寄存器
Digital Logic Circuit
Q Q
n 0
n 1
1 1
M D SR
MQ
n 1
M
Q
n 0
MQ
n 2
Q
n 2
1
M
Q
n 1
MQ
n 3
Q
n 3
1
M
Q
n 2
MD
SL
M=0时右移
Q Q
n 0
n 1
1. 计数器型顺序脉冲发生器
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。
Y0
Y1
Y2
Y3
&
&
&
&
Q0 FF0
Q0
Q1 FF1 Q1
Digital Logic Circuit
1 1J C1 1K
1J C1 1K
CP
计数器
CP
Q0
Q0n1 Q0n
寄存器和移位寄存器
第19讲 寄存器 和移位寄存器
Digital Logic Circuit
寄存器：存放数码、运算结果或指令的电路。是计算机的重要部件。
寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存 储1位二进制代码，存放n位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。
按照功能的不同，可分为基本寄存器（锁存寄存器）和移位寄存器。
重点与难点： 寄存器和移位寄存器的基本概念、工作原理
锁存器寄存器和移位寄存器-推荐精选PPT
3.2.1 锁锁存器存器：传送和1Q存储多2位Q 数据3的Q 逻辑构4Q件
锁输存出器控制构成：钟控 D 触发器
74LS373 锁存器
锁存使能：D电位Q 控D制 Q
DQ
输出使能形G 式：三态门控制输出
DQ
使用场合：1数D 据滞2后D 于控3D制信号4D时
功能表
输出控制 G D
0
11
输出
1
0
10
0
0
0×
Qn
1
× × 高阻
3.2.2 寄存器
1Q
2Q
3Q
4Q
74LS374 寄存器
输出控制
DQ DQ DQ DQ
时钟
CP
1D
2D
3D
4D
功能表
输出控制 CP D
0
↑1
0
↑0
0
0×
1
××
输出 1 0 Qn
高阻
Q1
Q2
Q3
Q4
右移
X
D
D
D
D
1
2
3
4
寄存器 锁存器，另有一个D触发器和一个与非门，请设计实现8位
保1 0 0 0 持 1 ×× 0
0 × × × QA0 QB0 QC0 QD0 QE0 QF0 QG0 QH0 QA0 QH0
0
0 × × QA0 QB0 QC0 QD0 QE0 QF0 QG0 QH0 QA0 QH0
右1 0 1 0
0
↑×1
1 QAn QBn QCn QDn QFn QFn QGn 1 QGn
输出形式：三态门控制输出
功能表
S 2 锁存器、寄存器和移位寄存器 左移 锁存器构成：钟控 D 触发器
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
八进制计数器
1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0
0 0 0
例：
SR=Q2 Q0 Q1 Q2 Q3
1 1 1 0
0 0 1
0 1 1 1
0 0 0
0 0 1 1
1 0 0
0 0 0 1
1 1 0
0 0 0 0
1 1 1
六分频电路
例:电路如图所示， （1）写出状态迁移关系； （2）指出进位模。
S R (Q Q ) S R Q S RQ
n 0 n 0 n 0
n 0
J0 SR K0 SR
J 1 Q0n K1 Q0n
J 2 Q1n K 2 Q1n
• n位右移移位寄存器：
n Dn Qn 1
n J n Qn 1 n K n Qn 1
移位寄存器其状态迁 移关系除首位外，其 余各位遵循移位关系
S R Q1 Q2 Q0 Q1 Q2 Q3
0 0 1 0 1 1 1 0
F1 m1 m2 m5 F1 m1 m2 m5
F1 m0 m3 m4 m6 m7
1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 七进制计数器
十五进制计数器
SR Q2Q3 例:电路如图所示， 1 （1）写出状态迁移关系； 1 （2）指出进位模。 1
1 0 0 0 1 1
Q0 Q1 Q2 Q3
0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0
七进制计数器
三、集成移位寄存器
• 74LS194—双向移位可预置的移位寄存器
Cr CP S1 0 1 1 1 1 × ↑ ↑ ↑ ↑ × 0 0 1 1 S0 × 0 1 0 1 SR × × A × × SL × × × B × D0 × × × × D0 D1 × × × × D1 D2 × × × × D2 D3 × × × × D3 Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 0 0
Q0 Q1 Q2 Q3 SL Q0 Q3
1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0
第19讲 寄存器与移位寄存器
一、寄存器 • 暂时存放二进制信息的部件 • 一位触发器可存放一位二进制数，存放几位 二进制数就需要几级触发器 • 寄存器与存储器区别 • 寄存器——存放数量小，时间短 • 存储器——存放数量大，时间长
二、移位寄存器 • • • • 可将寄存器的内容左移或右移 右移一位完成除2功能 左移一位完成乘2功能 三位右移移位寄存器
例:电路如图所示， （1）写出状态迁移关系； （2）指出输出Z的序列。
Q0 Q1 Q2 Q3 SL Q1
0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1
Z
1 0 0 1 1 1 1
输出序列：001111
例:电路如图所示。(1) 写出状态迁移关系；(2) 分 别写出F1和F2的输出序列码。
n1 Q0 SR n Q1n1 Q0
n1 Q2 Q1n
• 若采用D触发器：
n1 Q0 D0 SR n Q1n1 D1 Q0
n1 Q2 D2 Q1n
n1 Q0 SR
n Q1n1 Q0
n1 Q2 Q1n
• 若采用JK触发器：
Q
n 1 0
例:电路如图所示， （1）写出状态迁移关系； （2）指出输出Z的序列。
Q0 Q1 Q2 Q3
0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0
SL F
1 0 1 1 1 0 0 0 1
输出序列：01110001
清0
Q0 Q1 Q2 Q3 维持 SR Q0 Q1 Q2 右移 SL 左移 D3 预置
Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2
• 应用 1. 进行乘“2”、除“2” 功能 2. 进行数据传送方式 的转换 • 并行传送 • 串行传送
3. 组成任意进制计数器 例：
SR=Q3 Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1
F1: 1010011
F2 m1 m3 m6
F2: 1100010
1 四进制计数器
0 0 1 0
例：
Q0 Q1 Q2 Q3 SL=Q1 0 0 0 三进制计数器 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1
0
0 0
例：
Q0 Q1 Q2 Q3 SL=Q0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0