寄存器和移位寄存器

寄存器的原理寄存器是用来存放二进制数码的逻辑部件，在计算机和数字电路中应用广泛。

寄存器存放数码的方式有并行和串行两种。

并行方式是数码各位从各对应位输入端同时输入到寄存器中；串行方式是数码从一个输入端逐位输入到寄存器中。

寄存器取出数码的方式也有并行和串行两种。

并行方式是指被取出的数码在各对应位输出端上同时出现；串行方式是指被取出的数码在一个输出端上逐位出现。

寄存器分数码寄存器和移位寄存器两种。

一、数码寄存器这种寄存器只有寄存数码和清除原有数码的功能。

寄存器由触发器组成。

由于一个触发器可以存储1位二进制数，因而要存储几位二进制数就需要几个触发器。

图1所示是由F0～F3等四个D触发器组成的4位数码寄存器。

四个触发器的CP端连接在一起成为它的控制端，要存储的数码加到触发器的D输入端。

假定要存储的二进制数是1101，它们被分别加到触发器的D输入端，即D0=1，D1=0，D2=1，D3=1。

当CP脉冲（亦称寄存指令）到来后。

由于D 触发器的特性方程是在CP=1时Q n+1=D,所以在CP脉冲上升沿之后，四个触发器的状态从高位到低位被分别置成1101，即Q0=1，Q1=0，Q2=Q3=1，输入的二进制数码被存储到这个寄存器里了。

显然，D0～D3是寄存器并行的数据输入端，Q0～Q3是寄存器并行的输出端，数码寄存器是一种并行输入、并行输出寄存器。

图1 D触发器组成的4位数码寄存器逻辑图二、移位寄存器移位寄存器指具有移位功能的寄存器，即每当来一个CP脉冲（亦称移位脉冲），触发器的状态便向右或向左移一位，也就是指寄存器的数码可以在移位脉冲的控制下依次进行移位。

移位寄存器在计算机中应用广泛。

1、单向移位寄存器图2所示为用D触发器组成的4位左称寄存器，需要移位的信号加在最低位触发器F0的输入端，然后按次序把低位触发器的Q端接到相连高位触发器的D输入端上。

4个触发器的直接置0端R0并联连接，作为清零端。

移位过程：首先，寄存器应清零。

寄存器和移位寄存器简介
（ 1 ）寄存器
能够把二进制数码存贮起来的的部件叫数码寄存器，简称寄存器。

图 7 是用 4 个D 触发器组成的寄存器，它能存贮 4 位二进制数。

4 个 CP 端连在一起作为控制端，只有 CP=1 时它才接收和存贮数码。

4 个 R D 端连在一起成为整个寄存器的清零端。

如果要存贮二进制码 1001 ，只要把它们分别加到触发器 D 端，当 CP 来到后 4 个触发器从高到低分别被置成 1 、 0 、 0 、 1 ，并一直保持到下一次输入数据之前。

要想取出这串数码可以从触发器的 Q 端取出。

（ 2 ）移位寄存器
有移位功能的寄存器叫移位寄存器，它可以是左移的、右移的，也可是双向移位的。

图 8 是一个能把数码逐位左移的寄存器。

它和一般寄存器不同的是：数码是逐位串行输入并加在最低位的 D 端，然后把低位的 Q 端连到高一位的 D 端。

这时 CP 称为移位脉冲。

先从 R D 端送低电平清零，使寄存器成 0000 状态。

假定要输入的数码是 1001 ，输入的次序是先高后低逐位输入。

第 1 个 CP 后， 1 被打入第 1 个触发器，寄存器成0001 ；第 2 个 CP 后， Qo 的 1 被移入 Q 1 ，新的 0 打入 D 1 ，成为 0010 ；第 3 个 CP 后，成为 0100 ；第 4 个 CP 后，成为 1001 。

可见经过 4 个 CP ，寄存器就寄存了 4 位二进制码 1001 。

目前已有品种繁多的集成化寄存器供选用。

寄存器和移位寄存器基于EWB的电路设计和仿真――寄存器与移位寄存器部分前言在现今电子设计领域中，EDA设计和仿真是一个非常重要的环节。

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EWB（电子工作平台）软件，最突出的特点是用户界面友好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是EWB软件的一大特色。

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1 EWB软件的简介1.1 EWB软件的概述随着电子技术和计算机技术的发展，电子产品已与计算机紧密相连，电子产品的智能化日益完善，电路的集成度越来越高，而产品的更新周期却越来越短。

电子设计自动化（EDA）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。

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电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点：（1）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。

7.4寄存器和移位寄存器N个触发器可存储N位二进制代码7.4.1寄存器存放二进制代码的电路。

一、电路：P233图7.4.1二、输入端、输出端：1置零端---。

置零时=0；工作时=1。

2时钟脉冲端---CP。

CP上升沿时刻，数码并行输入，Q0Q1Q2Q3= D0D1D2D3；其它时间不变。

3并行数码输入端---D0D1D2D34并行数码输出端---Q0Q1Q2Q37.4.2移位寄存器存放二进制数码并能使数码左移或右移的电路。

单向移位寄存器、双向移位寄存器。

一、单向移位寄存器1电路：P234图7.4.22状态表：P234表7.4.13工作原理：二、双向移位寄存器1电路：P235图7.4.32状态表：P234表7.4.23工作原理：743移位寄存器的应用一、环形计数器1电路：P236图7.4.42分析：1）写方程：*驱动方程---D0=D1=D2=D3=*状态方程---=D0==D1==D2==D3=2）列状态转换真值表：P237表7433）逻辑功能：4位环形计数器只有4个有效工作状态，可以计8个数，利用率低；输出波形为一组顺序脉冲，也是一个顺序脉冲发生器。

二、扭环计数器1电路：P238图7.4.52分析：1）写方程：*驱动方程---D0=D1=D2==+D3=*状态方程---=D0==D1==D2=+=D3=2）列状态转换真值表：P238表7443）逻辑功能：4位环形计数器只有8个有效工作状态，可以计8个数。

优点：避免竞争冒险---每次状态变化只有一个触发器翻转。

缺点：利用率低。

744顺序脉冲发生器*顺序脉冲：在每个循环周期内，在时间上按先后顺序排列的脉冲信号。

*顺序脉冲发生器：产生顺序脉冲的电路。

*数字系统的控制设备：按照事先规定的顺序动作工作。

一、双向移位寄存器CT74LS194组成的顺序脉冲发生器1电路：P240图7482逻辑功能：*置数：M1M0=11，=1，D0 D1 D2 D3=0001；*左移：M1M0=10，=1，Q0=D SL二、CT74LS161与CT74LS138组成的顺序脉冲发生器1电路：P241图7492逻辑功能：*置数：=0，=1，D0 D1 D2 D3=0001；*左移：==1，CT P=CT T=1；ST A=；==0；Q0= A0、Q1= A1、Q2= A2。