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由D触发器组成的4位移位寄存器_4位双向移位寄存器74LS194逻辑电路和图形符号

2015-5-9 07:34| 编辑:电工学习网| 查看: 144232| 评论: 0

移位(wei)(wei)寄(ji)存器不但可以(yi)寄(ji)存数(shu)码,而且在移位(wei)(wei)脉冲作用(yong)下,寄(ji)存器中的数(shu)码可根据需要向(xiang)左或向(xiang)右移动(dong)。移位(wei)(wei)寄(ji)存器也是数(shu)字系(xi)统和计算机中应用(yong)很(hen)广泛的基(ji)本逻辑部(bu)件。

图(tu)1所示(shi)电路是由边(bian)沿D触(chu)发器(qi)组成的4位移位寄存器(qi)。

由(you)图1可知,由(you)第一(yi)个(ge)D触发(fa)(fa)(fa)器(qi)FF0的(de)(de)(de)输(shu)入(ru)(ru)端接(jie)收输(shu)入(ru)(ru)信号(hao),其余的(de)(de)(de)每个(ge)触发(fa)(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)输(shu)入(ru)(ru)端均(jun)与前一(yi)个(ge)触发(fa)(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)输(shu)出端相(xiang)连。各触发(fa)(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)时(shi)钟(zhong)脉(mai)(mai)冲控制端与同一(yi)个(ge)时(shi)钟(zhong)脉(mai)(mai)冲CP信号(hao)相(xiang)连,因此(ci)各触发(fa)(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)触发(fa)(fa)(fa)时(shi)刻(ke)相(xiang)同,都是CP脉(mai)(mai)冲的(de)(de)(de)上升沿。

下面(mian)以4位(wei)二进制(zhi)代码(ma)1101为(wei)例,说明(ming)图1所(suo)示移位(wei)寄(ji)存器(qi)的寄(ji)存过程。

二进制代码1101以串行的方式从串行输入端DI依次输入。设各触发器的初始状态为零,即Q3Q2Q1Q0=0000。

图1 由D触发器组成的4位移位寄存器

首先,将第一个二进制码“1”输入串行输入端DI。当移位脉冲CP的第一个上升沿到达时,个触发器将各自的输入端状态传输到输出端。由于从CP脉冲的上升沿到达开始到各触发器次态的建立需要一段传输延时时间,因此当CP脉冲的上升沿同时作用于各触发器时,各触发器输入端的状态还没有改变。于是FF3按Q2原来的状态触发,FF2按Q1原来的状态触发,FF1按Q0原来的状态触发,FF0按串行输入端D1的状态触发。因此,当CP的第一个上升沿到达后,各触发器的状态变为Q3Q2Q1Q0=0001。

同理,将第二个二进制数码“1”送入串行输入端D1,当CP的第二个上升沿到达时,各触发器的状态变为Q3Q2Q1Q0=0011。以此类推,当第4个移位脉冲过后,将这4个二进制代码储存到了4个触发器的输入端Q3Q2Q1Q0=1101。

移位(wei)数(shu)据寄存情(qing)况如表1所示。也可以用波形图的形式表示移位(wei)寄存器的数(shu)据寄存情(qing)况,如图2所示。

表1 移位寄存器的移位寄存过程
CP脉冲 串行输入DI Q3 Q2 Q1 Q4
0 × 0 0 0 0
1 1 0 0 0 1
2 1 0 0 1 1
3 0 0 1 1 0
4 1 1 1 0 1
图2 图1电路的波形图

从(cong)图(tu)6-5-3所示(shi)的(de)(de)波形图(tu)可(ke)以看(kan)出(chu),经(jing)过(guo)4个(ge)(ge)CP脉(mai)冲后,串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)入(ru)(ru)的(de)(de)4位(wei)二进制代码全部已入(ru)(ru)了移(yi)(yi)位(wei)寄(ji)存(cun)器(qi)(qi)中(zhong),同(tong)时(shi)可(ke)以从(cong)4个(ge)(ge)触发器(qi)(qi)的(de)(de)输(shu)出(chu)端同(tong)时(shi)输(shu)出(chu)这4为二进制代码。如(ru)果继(ji)续加入(ru)(ru)4个(ge)(ge)CP脉(mai)冲,则(ze)可(ke)以从(cong)串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)入(ru)(ru)-并行(xing)(xing)(xing)输(shu)出(chu)和串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)出(chu)入(ru)(ru)-串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)出(chu)。由于(yu)在移(yi)(yi)位(wei)脉(mai)冲的(de)(de)作用(yong)下,二进制代码在移(yi)(yi)位(wei)寄(ji)存(cun)器(qi)(qi)中(zhong)依次(ci)右移(yi)(yi),所以又称为右移(yi)(yi)移(yi)(yi)位(wei)寄(ji)存(cun)器(qi)(qi)。当移(yi)(yi)位(wei)寄(ji)存(cun)器(qi)(qi)的(de)(de)电路实现的(de)(de)是(shi)在移(yi)(yi)位(wei)脉(mai)冲的(de)(de)作用(yong)下,二进制代码在移(yi)(yi)位(wei)寄(ji)存(cun)器(qi)(qi)中(zhong)依次(ci)左移(yi)(yi),这种寄(ji)存(cun)器(qi)(qi)称为左移(yi)(yi)移(yi)(yi)位(wei)寄(ji)存(cun)器(qi)(qi)。

为了便于扩展移位寄存器的功能和增加使用的灵活性,在定型生产的移位寄存器集成电路上有的又附加了左移、右移控制,并行数据输入、保持、异步置零(复位)等功能。图3所示为4位双向移位寄存器74LS194的逻辑电路和图形符号。

图3(a) 逻辑图 图3(b) 图形符号

由图3所示,双向移位寄存器74LS194由4个RS触发器和输入控制电路组成。DIR为数据右移串行输入端,DIL为数据左移串行输入端,D0~D3为数据并行输入端,Q0~Q3为数据并行输出端,同时Q3还可以作为数据串行输出端,CP为移位脉冲控制端为清零端,移位寄存器正常工作时该端置“1”,S0、S1为双向移位寄存器的工作状态控制端。

74LS194既可以实现串行输入,也可以并行输入;既可以实现串行输出,也可以并行输出,在串行寄存方式中,既可以实现右移寄存,也可以实现左移寄存,还可以保持数据不变。74LS194双向移位寄存器的这些工作状态都是由控制端S0、S1实现的,如表1所示。表1称为74S194的逻辑功能表。

表1 74LS194的逻辑功能表
S1 S4 工作状态
0 × × 置零
1 0 0 保持
1 0 1 右移
1 1 0 左移
1 1 1 并行输入

当S1=S0=0时,移位寄存器处于数据保持状态。此时不论输入端和移位脉冲输入端有何变化,移位寄存器各输出端的状态保持不变。

当S1=0,S0=1时,移位寄存器保持右移寄存状态。随着位移脉冲的到来,右移串行输入端DIR的数据依次寄存到寄存器中,并且移位寄存器中的数据依次右移。

当S1=1,S0=0时,移位寄存器处于左移寄存状态。随着移位脉冲的到来,左移串行输入端DIL的数据依次寄存到寄存器中,并且移位寄存器中的数据依次左移。

当S1=1,S0=1时,位移寄存器处于并行输入寄存状态。此时串行输入端的数据不起任何作用。当移位脉冲CP来一个脉冲时,寄存器将并行输入端D0~D3的数据并行输入到并行输出端Q0~Q3

例1 用两片4位双向移位寄(ji)存器74LS194接成一个(ge)8位双向移位寄(ji)存器。

解 所要(yao)涉及的(de)(de)8位(wei)(wei)(wei)双(shuang)向(xiang)(xiang)移位(wei)(wei)(wei)寄(ji)(ji)存器需要(yao)完成8位(wei)(wei)(wei)二制数据(ju)的(de)(de)寄(ji)(ji)存,因(yin)此(ci)需要(yao)由两片(pian)4位(wei)(wei)(wei)双(shuang)向(xiang)(xiang)移位(wei)(wei)(wei)寄(ji)(ji)存器74LS194组成。同时,8位(wei)(wei)(wei)双(shuang)向(xiang)(xiang)移位(wei)(wei)(wei)寄(ji)(ji)存器应具备(bei)4位(wei)(wei)(wei)双(shuang)向(xiang)(xiang)移位(wei)(wei)(wei)寄(ji)(ji)存器所有的(de)(de)逻辑功能(neng),即能(neng)实现并行输(shu)入、左移寄(ji)(ji)存、右(you)移寄(ji)(ji)存、数据(ju)保持和(he)异步清零等(deng)功能(neng)。

如图4所示,通过分析,将(jiang)(jiang)(jiang)两(liang)片4位(wei)(wei)(wei)(wei)双(shuang)向移(yi)(yi)位(wei)(wei)(wei)(wei)寄(ji)存(cun)(cun)器(qi)(qi)的(de)输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)和输(shu)(shu)出同时作(zuo)为(wei)8位(wei)(wei)(wei)(wei)双(shuang)向移(yi)(yi)位(wei)(wei)(wei)(wei)寄(ji)存(cun)(cun)器(qi)(qi)的(de)输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)和输(shu)(shu)出。将(jiang)(jiang)(jiang)74LS194(I)的(de)右(you)(you)移(yi)(yi)串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)(duan)(duan)作(zuo)为(wei)8位(wei)(wei)(wei)(wei)双(shuang)向移(yi)(yi)位(wei)(wei)(wei)(wei)寄(ji)存(cun)(cun)器(qi)(qi)的(de)右(you)(you)移(yi)(yi)串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)(duan)(duan),同时将(jiang)(jiang)(jiang)74LS194(I)的(de)串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)(shu)出端(duan)(duan)(duan)与右(you)(you)侧(ce)74LS194(II)的(de)右(you)(you)移(yi)(yi)串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)(duan)(duan)相(xiang)连(lian)。同样,将(jiang)(jiang)(jiang)74LS194(II)的(de)左移(yi)(yi)输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)(duan)(duan)作(zuo)为(wei)8位(wei)(wei)(wei)(wei)双(shuang)向移(yi)(yi)位(wei)(wei)(wei)(wei)寄(ji)存(cun)(cun)器(qi)(qi)的(de)左移(yi)(yi)串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)(shu)出端(duan)(duan)(duan),同时将(jiang)(jiang)(jiang)74LS194(II)的(de)串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)(shu)出端(duan)(duan)(duan)与74LS194(I)的(de)左移(yi)(yi)串(chuan)行(xing)(xing)(xing)输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)(duan)(duan)相(xiang)连(lian)。将(jiang)(jiang)(jiang)两(liang)片4位(wei)(wei)(wei)(wei)双(shuang)向移(yi)(yi)位(wei)(wei)(wei)(wei)寄(ji)存(cun)(cun)器(qi)(qi)的(de)移(yi)(yi)位(wei)(wei)(wei)(wei)脉冲输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)(duan)(duan)、清零端(duan)(duan)(duan)和工作(zuo)状态输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)(duan)(duan)分别相(xiang)连(lian)。这样,就(jiu)实现了用两(liang)片4位(wei)(wei)(wei)(wei)双(shuang)向移(yi)(yi)位(wei)(wei)(wei)(wei)寄(ji)存(cun)(cun)器(qi)(qi)74LS19474LS194接成(cheng)一(yi)个(ge)8位(wei)(wei)(wei)(wei)双(shuang)向移(yi)(yi)位(wei)(wei)(wei)(wei)寄(ji)存(cun)(cun)器(qi)(qi)。

图4 例1的电路图

看过《由D触发器(qi)组(zu)成的(de)4位移位寄存器(qi)_4位双向(xiang)移位寄存器(qi)74LS194逻辑(ji)电(dian)路(lu)和图形符号(hao)》的(de)人(ren)还看了以(yi)下文章:

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