寄存器以及计数器
北京科技大学数电实验四 Quartus II集成计数器及移位寄存器应用
北京科技大学实验报告学院：高等工程师学院专业：自动化（卓越计划）班级：自E181姓名：杨威学号：41818074 实验日期：2020 年5月26日一、实验名称：集成计数器及其应用1、实验内容与要求（1）用74161和必要逻辑门设计一个带进位输出的10进制计数器，采用同步置数方法设计；（2）用两个74161和必要的逻辑门设计一个带进位输出的60进制秒计数器；2、实验相关知识与原理（1）74161是常用的同步集成计数器，4位2进制，同步预置，异步清零。
引脚图功能表其中X。
3、10进制计数器（1）实验设计1）确定输入/输出变量输入变量：时钟信号CLK、复位信号CLRN；输出变量：计数输出QD、QC、QB、QA，进位输出RCO，显示译码输出OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG2）计数范围：0000-10013）预置数值：00004）置数控制端LDN：计数到1001时输出低电平5）进位输出RCO：计数到1001时输出高电平画出如下状态转换表：CP QDQCQBQA0 00001 00012 00103 00114 01005 01016 01107 01117 10009 100110 0000（2）原理图截图仿真波形如下功能验证表格CLRN QD QC QB QA RCO0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 01 0 0 1 0 01 0 0 1 1 01 0 1 0 0 01 0 1 0 1 01 0 1 1 0 01 0 1 1 1 01 1 0 0 0 01 1 0 0 1 11 0 0 0 0 04、60进制秒计数器（1）实验设计1）确定输入/输出变量输入变量：时钟信号CLK、复位信号CLRN；输出变量：计数十位输出QD2、QC2、QB2、QA2和计数个位输出QD1、QC1、QB1、QA1，进位输出RCO2）计数范围：0000 0000-0101 10013）预置数值：0000 00004）置数控制端LDN1（个位）：计数到0101 1001时输出低电平5）清零端CLRN2（十位）：计数到0110时输出低电平6）ENT：个位计数到1001时输出高电平7）进位输出RCO：计数到1001时输出高电平画出如下状态转换表CP QD2QC2QB2QA2QD1QC1QB1QA1CPQD2QC2QB2QA2QD1QC1QB1QA1CPQD2QC2QB2QA2QD1QC1QB1QA10 0000 0000 20 0010 0000 40 0100 00001 0000 0001 21 0010 0001 41 0100 00012 0000 0010 22 0010 0010 42 0100 00103 0000 0011 23 0010 0011 43 0100 00114 0000 0100 24 0010 0100 44 0100 01005 0000 0101 25 0010 0101 45 0100 01016 0000 0110 26 0010 0110 46 0100 01107 0000 0111 27 0010 0111 47 0100 01118 0000 1000 28 0010 1000 48 0100 10009 0000 1001 29 0010 1001 49 0100 100110 0001 0000 30 0011 0000 50 0101 000011 0001 0001 31 0011 0001 51 0101 000112 0001 0010 32 0011 0010 52 0101 001013 0001 0011 33 0011 0011 53 0101 001114 0001 0100 34 0011 0100 54 0101 010015 0001 0101 35 0011 0101 55 0101 010116 0001 0110 36 0011 0110 56 0101 011017 0001 0111 37 0011 0111 57 0101 011118 0001 1000 38 0011 1000 58 0101 100019 0001 1001 39 0011 1001 59 0101 100160 0000 0000 （2）设计原理图截图（3）实验仿真仿真波形：仿真结果表：5、实验思考题：（1）总结任意模计数器的设计方法。
移位寄存器实验报告
移位寄存器实验报告移位寄存器和计数器的设计实验室：实验台号：日期：专业班级：姓名：学号：一、实验目的1. 了解二进制加法计数器的工作过程。
2. 掌握任意进制计数器的设计方法。
二、实验内容（一）用D触发器设计左移移位寄存器（二）利用74LS161和74LS00设计实现任意进制的计数器设计要求：以实验台号的个位数作为所设计的任意进制计数器（0、1、2任选）。
三、实验原理图1.由4个D触发器改成的4位异步二进制加法计数器（输入二进制：11110000）2.测试74LS161的功能3.熟悉用74LS161设计十进制计数器的方法。
①利用置位端实现十进制计数器。
②利用复位端实现十进制计数器。
四、实验结果及数据处理1.左移寄存器实验数据记录表要求：输入二进制：111100002.画出你所设计的任意进制计数器的线路图（计数器从零开始计数），并简述设计思路。
8进制利用复位法实现8进制计数器，8=1000B，将A端同与非门相连，当A端=1时，使复位端获得信号，复位，从而实现8进制。
五、思考题1. 74LS161是同步还是异步，加法还是减法计数器?答：在上图电路中74LS161是异步加法计数器。
2. 设计十进制计数器时将如何去掉后6个计数状态的?答：通过置位端实现时，将Q0、Q3 接到与非门上，输出连接到置位控制端。
当Q3=1，Q2=0，Q1=0，Q0=1，即十进制为9时，与非门输入端Q0、Q3同时为高电平，位控制端为低电位，等到下一个CP上升沿到来时，完成置数，全部置为0。
3. 谈谈电子实验的心得体会，希望同学们提出宝贵意见。
答：通过这学期的电子实验，我对电子电路有了更加深入地了解。
初步了解了触发器、寄存器、计数器等电子元件的使用。
将理论与实践相结合，更加深入的了解了电子技术，学到了很多，对这学期的电子实验十分满意。
寄存器的工作原理
寄存器的工作原理寄存器是计算机中的一种重要组件，用于存储和处理数据。
它是一种高速的存储器件，通常与中央处理器（CPU）紧密结合，用于临时存储和操作数据。
寄存器的工作原理涉及到数据的存储、读取和处理过程。
1. 寄存器的存储功能：寄存器可以存储二进制数据，其存储单元由一组触发器构成。
每个触发器可以存储一个二进制位（0或1），而寄存器的位数决定了它可以存储的数据量。
例如，一个8位寄存器可以存储8个二进制位，即一个字节的数据。
2. 寄存器的读取功能：当CPU需要读取寄存器中的数据时，它会发送一个读取指令给寄存器。
寄存器会根据指令的地址来选择相应的存储单元，并将存储的数据发送给CPU。
读取操作是非常快速的，因为寄存器通常直接与CPU连接，数据传输速度非常高。
3. 寄存器的处理功能：寄存器不仅可以存储数据，还可以进行一些简单的逻辑和算术运算。
例如，加法器寄存器可以将两个二进制数相加，并将结果存储在寄存器中。
这样，CPU可以直接在寄存器中进行一些简单的运算，而不需要访问内存或其他外部设备。
4. 寄存器的工作模式：寄存器可以工作在不同的模式下，以满足不同的需求。
常见的寄存器工作模式包括存储器模式、计算模式和移位模式。
在存储器模式下，寄存器用于存储数据；在计算模式下，寄存器用于进行算术和逻辑运算；在移位模式下，寄存器用于移位操作，例如将数据向左或向右移动一定的位数。
5. 寄存器的应用：寄存器在计算机系统中有广泛的应用。
它们用于存储CPU的指令和数据，用于保存中间计算结果，以及用于控制和管理计算机系统的各个部件。
不同类型的寄存器有不同的功能，例如通用寄存器用于存储临时数据，程序计数器用于存储下一条指令的地址，状态寄存器用于存储CPU的状态信息等。
总结：寄存器是计算机中的一种重要组件，用于存储和处理数据。
它具有高速的读写速度和临时存储的功能，可以进行简单的逻辑和算术运算。
寄存器的工作原理涉及到数据的存储、读取和处理过程，通过不同的工作模式来满足不同的需求。
时序逻辑电路知识要点复习
《时序逻辑电路》知识要点复习一、时序逻辑电路1、时序逻辑电路：电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，也与电路原状态有关。
时序逻辑电路具有记忆功能。
2、时序逻辑电路分类：可分为两大类：同步时序电路与异步时序电路。
（1）同步时序电路：各触发器都受到同一时钟脉冲控制，所有触发器的状态变化都在同一时刻发生。
（2）异步时序电路：各触发器没有统一的时钟脉冲(或者没有时钟脉冲)，各触发器状态变化不在同一时刻发生。
计数器、寄存器都属于时序逻辑电路。
3、时序逻辑电路由门电路和触发器组成，触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。
二、计数器1、计数器概述：（1）计数器：能完成计数，具有分频、定时和测量等功能的电路。
（2）计数器的组成：由触发器和门电路组成。
2、计数器的分类：按数制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制(任意进制)计数器；按计数方式分：加法计数器、减法计数器、可逆计数器；按时钟控制分：同步计数器、异步计数器。
3、计数器计数容量（长度或模）:计数器能够记忆输入脉冲的数目，就称为计数器的计数容量（或计数长度或计数模），用 M 表示。
3 位二进制同步加法计数器：M=23=8，n 位二进制同步加法计数器：M=2n，n 位二进制计数器需要用n个触发器。
4、二进制计数器(1)异步二进制加法计数器：如下图电路中，四个JK触发器顺次连接起来，把上一触发器的Q 端输出作为下一个触发器的时钟信号，CP0=CP CP1=QCP2=Q1CP3=Q2，J=K=1J1=K1=1 J2=K2=1 J3=K3=1Q3Q2Q1Q为计数输出，Q3为进位输出，Rd 为异步复位（清0）这样构成了四位异步二进制加计数器。
在计数前清零，Q3Q2Q1Q=0000；第一个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0001；第二个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0010；第三个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0011，……，第15个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=1111，第16个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0000，并向高位输出一个进位信号，当下一个脉冲来时，进入新的计数周期。
寄存器的功能
寄存器的功能寄存器是计算机中的一种存储设备，用于暂时存放数据和指令。
寄存器具有以下几个主要功能：1. 快速数据存储和读取：寄存器是计算机中最快速的存储设备之一。
它们位于处理器内部，与其他主存储器（如内存）相比，存取速度更快。
寄存器可以迅速地存储和读取数据，从而提高计算机的运行速度。
2. 暂存算术和逻辑运算的操作数：寄存器可以在执行算术和逻辑运算时暂时存储操作数。
处理器可以直接从寄存器中读取数据，并在运算过程中进行相应的操作，而无需访问主存储器。
这大大加速了计算机的运算速度。
3. 存储程序的指令：寄存器还可以存储指令，以便处理器执行它们。
在计算机执行指令的过程中，处理器首先从内存中读取指令，并将其存储到一个或多个寄存器中。
然后，处理器解码并执行这些指令。
4. 寄存器间的数据传输和交换：寄存器可以用于在处理器内部传输和交换数据。
例如，在进行算术运算时，处理器可以从一个寄存器复制数据到另一个寄存器，以便进行下一步的运算。
这种内部数据传输和交换是计算机中各个组件之间相互协调和通信的重要手段。
5. 保存重要的控制信息：一些特殊的寄存器被用于存储重要的控制信息，以控制计算机的运行。
例如，程序计数器（PC）用于保存下一条指令的地址，用于指示处理器执行的下一条指令。
条件码寄存器用于存储运算结果的状态信息，以判断运算结果是否满足特定条件。
这些寄存器的状态能够影响程序执行的流程控制。
总之，寄存器在计算机中起着至关重要的作用。
它们提供了快速的数据存储和读取功能，暂存算术和逻辑运算的操作数，存储程序的指令，进行寄存器间的数据传输和交换，以及保存重要的控制信息。
寄存器的高速访问能力和多种功能对于计算机的高效运行至关重要。
寄存器的工作原理
寄存器的工作原理寄存器是计算机中的一种重要的数据存储器件，用于暂时存储和处理数据。
它是由一组存储单元组成的，每个存储单元可以存储一个固定长度的二进制数据。
寄存器在计算机的运算过程中发挥着重要的作用，本文将详细介绍寄存器的工作原理。
一、寄存器的定义和分类寄存器是计算机中的一种存储器件，用于存储和处理数据。
根据其功能和用途的不同，寄存器可以分为通用寄存器、特殊寄存器和状态寄存器等几种类型。
1. 通用寄存器：通用寄存器用于存储和处理计算机中的数据，它们可以被程序员自由使用。
在现代计算机中，通用寄存器通常包括数据寄存器、地址寄存器和程序计数器等。
2. 特殊寄存器：特殊寄存器用于存储特定功能的数据，如指令寄存器、栈指针寄存器、累加器等。
这些寄存器在计算机的运算过程中扮演着重要的角色，用于完成特定的操作。
3. 状态寄存器：状态寄存器用于存储和记录计算机的运行状态，如零标志位、进位标志位等。
它们用于判断运算结果是否满足特定的条件，从而控制计算机的运行。
二、寄存器的工作原理可以简单概括为存储和传输数据。
当计算机需要存储数据时，数据将被写入到寄存器中；当计算机需要读取数据时，数据将从寄存器中读取出来。
1. 数据的写入过程：寄存器的写入过程通常包括两个步骤，即地址的设置和数据的传输。
首先，计算机将要写入的数据的地址送入地址寄存器，用于指定要写入数据的位置。
然后，计算机将要写入的数据送入数据寄存器，通过数据总线传输到指定的地址中，完成数据的写入。
2. 数据的读取过程：寄存器的读取过程与写入过程类似，也包括地址的设置和数据的传输两个步骤。
首先，计算机将要读取的数据的地址送入地址寄存器，用于指定要读取数据的位置。
然后，计算机从指定的地址中读取数据，并将数据传输到数据寄存器中，通过数据总线传输到需要的位置，完成数据的读取。
三、寄存器的应用寄存器在计算机中有着广泛的应用，它们不仅用于存储和处理数据，还用于控制计算机的运行。
1. 数据存储和处理：寄存器是计算机中重要的数据存储器件，它们用于存储和处理计算机中的数据。
微机原理寄存器
寄存器寄存器是中央处理器内的组成部份。
寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。
在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。
在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。
寄存器是内存阶层中的最顶端，也是系统获得操作资料的最快速途径。
寄存器通常都是以他们可以保存的位元数量来估量，举例来说，一个“8 位元寄存器”或“32 位元寄存器”。
寄存器现在都以寄存器档案的方式来实作，但是他们也可能使用单独的正反器、高速的核心内存、薄膜内存以及在数种机器上的其他方式来实作出来。
寄存器通常都用来意指由一个指令之输出或输入可以直接索引到的暂存器群组。
更适当的是称他们为“架构寄存器”。
例如，x86 指令及定义八个 32 位元寄存器的集合，但一个实作 x86 指令集的 CPU 可以包含比八个更多的寄存器。
寄存器是CPU内部的元件，寄存器拥有非常高的读写速度，所以在寄存器之间的数据传送非常快。
[编辑本段]寄存器用途1.可将寄存器内的数据执行算术及逻辑运算；2.存于寄存器内的地址可用来指向内存的某个位置，即寻址；3.可以用来读写数据到电脑的周边设备。
[编辑本段]数据寄存器8086 有14个16位寄存器，这14个寄存器按其用途可分为(1)通用寄存器、(2)指令指针、(3)标志寄存器和(4)段寄存器等4类。
(1)通用寄存器有8个, 又可以分成2组,一组是数据寄存器(4个),另一组是指针寄存器及变址寄存器(4个).数据寄存器分为:AH&AL＝AX(accumulator)：累加寄存器，常用于运算;在乘除等指令中指定用来存放操作数,另外,所有的I/O指令都使用这一寄存器与外界设备传送数据.BH&BL＝BX(base)：基址寄存器，常用于地址索引；CH&CL＝CX(count)：计数寄存器，常用于计数；常用于保存计算值,如在移位指令,循环(loop)和串处理指令中用作隐含的计数器.DH&DL＝DX(data)：数据寄存器，常用于数据传递。
数电知识点总结csdn
数电知识点总结csdn数字电路作为电子信息技术的重要组成部分，广泛应用于计算机、通信、遥感、自动控制和电子设备等领域。
对于计算机相关专业的学生来说，掌握数字电路知识是非常重要的。
在这篇文章中，我们将对数字电路的一些基本知识点进行总结，以便帮助读者更好地理解和掌握这一重要内容。
1. 数字电路的基本概念数字电路是指电子元件在数制之间进行传递、存储和加工信息的电路。
它主要由数字信号进行传输和加工，与模拟电路相对应。
数字电路处理的是一种离散的电信号，它的核心是逻辑门电路，逻辑门是用来实现逻辑运算的基本单元。
2. 数字电路的基本元件数字电路的基本元件主要包括数字信号的表示、逻辑运算、存储和计数等功能。
常见的数字电路元件有数字信号发生器、逻辑门、触发器、计数器、移位寄存器、多路选择器、解码器、编码器、比较器等。
这些元件可以组成不同的电路结构，来实现各种不同的功能。
3. 逻辑门电路逻辑门电路是数字电路的基本组成单元，用于实现逻辑运算。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
不同类型的逻辑门通过不同的组合可以实现不同的逻辑运算，例如加法、减法、乘法、除法等。
逻辑门电路是数字电路设计的基础，对于理解数字电路的原理和实现逻辑运算非常重要。
4. 触发器电路触发器是数字电路中的重要元件，主要用于存储和稳定信号的状态。
触发器电路可以实现时序逻辑控制、状态存储和数据缓存等功能。
常见的触发器包括RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器等。
它们可以通过不同的输入信号和时序控制实现各种不同的功能，对于数字电路的设计和应用非常重要。
5. 编码器和解码器编码器和解码器是数字电路中用于数据转换的重要元件。
编码器主要用于将多个输入信号转换成一个输出信号，解码器主要用于将一个输入信号转换成多个输出信号。
它们通常用于实现数字信号的传输、压缩和解码等功能，对于数字电路的通讯和控制具有重要的应用价值。
6. 计数器和移位寄存器计数器和移位寄存器是数字电路中常用的序贯逻辑电路。
存储程序计算机名词解释
存储程序计算机名词解释引言存储程序计算机是一种使用存储器来存放程序和数据的计算机系统。
它解决了早期计算机只能执行固定功能的问题，允许用户根据需要编写和运行不同的程序。
本文将为您解释一些与存储程序计算机相关的重要名词。
1.存储程序存储程序是存储在计算机存储器中的一系列指令和数据的有序集合。
存储程序计算机可以按照用户编写的程序顺序逐条执行指令，从而完成不同的任务。
与之相对的是固定程序计算机，其指令是直接硬连线实现的，不能灵活地更改执行顺序。
2.存储器存储器是存储程序和数据的设备，也叫做内存。
它被划分为许多存储单元，每个存储单元可以存放一个固定长度的二进制数据。
存储器可以读取和写入数据，以及执行基本的逻辑操作。
3.指令指令是存储程序中的基本操作命令。
它可以控制存储程序计算机的各种操作，如加法、减法、乘法等。
每条指令包含一个操作码和一个或多个操作数，操作码用于指定要执行的操作类型，而操作数则用于指定要操作的数据。
4.数据数据是存储程序计算机中要操作的信息。
数据可以是数字、字符、图像等形式。
存储程序计算机可以通过读取和写入存储器中的数据来完成各种计算和处理任务。
5.寄存器寄存器是存储程序计算机中的一种特殊存储单元。
它被用于临时存储运算结果、指令地址和其他必要的控制信息。
存储程序计算机通常有多个寄存器用于不同的目的，如通用寄存器、程序计数器和状态寄存器等。
6.程序计数器程序计数器是存储程序计算机中的一个特殊寄存器。
它用于存储当前要执行的指令的地址。
当一条指令执行完毕后，程序计数器会自动更新为下一条指令的地址，从而实现指令的顺序执行。
7.运算器运算器是存储程序计算机的一个重要组成部分，用于执行各种算术和逻辑运算。
它由一组电子元件和逻辑电路组成，可以对数据进行加减乘除等操作，以及比较、移位、逻辑与或非等逻辑运算。
8.控制器控制器是存储程序计算机中的一个关键组件，用于协调各个部件的工作。
它根据指令的操作码和操作数来控制存储程序计算机的各种操作，如读取、写入、运算等。
51单片机存储器结构介绍
51单片机存储器结构介绍MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间：1、片内程序存储器2、片外程序存储器3、片内数据存储器4、片外数据存储器但在逻辑上，即从用户的角度上，8051单片机有三个存储空间：1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间（MOVC）2、256B的片内数据存储器的地址空间（MOV）3、以及64K片外数据存储器的地址空间（MOVX）在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令（具体我们在后面的指令系统学习时将会讲解），以产生不同的存储器空间的选通信号。
程序内存ROM寻址范围：0000H ~ FFFFH容量64KBEA = 1，寻址内部ROM；EA = 0，寻址外部ROM地址长度：16位作用：存放程序及程序运行时所需的常数。
七个具有特殊含义的单元是：0000H ——系统复位，PC指向此处；0003H ——外部中断0入口000BH —— T0溢出中断入口0013H ——外中断1入口001BH —— T1溢出中断入口0023H ——串口中断入口002BH —— T2溢出中断入口内部数据存储器RAM物理上分为两大区：00H ~ 7FH即128B内RAM和SFR区。
作用：作数据缓冲器用。
下图是8051单片机存储器的空间结构图程序存储器一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。
那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中，俗称只读程序存储器（ROM）。
程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。
其实程序和数据一样，都是由机器码组成的代码串。
只是程序代码则存放于程序存储器中。
MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间，它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。
对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时单片机的端必须接地。
强制CPU从外部程序存储器读取程序。