数字电路寄存器

数电基础---锁存器，触发器与寄存器你强任你强，清风过⼭岗你横任你横，明⽉照⼤江少说多做锁存器，触发器与寄存器在数字电路中需要具有记忆功能的逻辑单元。

能够存储1位⼆值信号的基本单元电路统称为触发器。

触发器具有两个基本特点：1，具有两个能⾃⾏保持的稳定状态，⽤来表⽰逻辑状态的0和1，或⼆进制数的0和1。

(能保持)2，在触发信号的操作下，根据不同的输⼊信号可以置成1或0状态。

（能置位）这⾥定义⾥⾯的触发信号很重要，触发器重要的在于触发锁存器锁存器与触发器的区别在于触发信号的有⽆锁存器的置1和置0操作是由输⼊的置1或置0信号直接完成的，不需要触发信号的触发。

SR锁存器⽤两个或⾮门组成的SR锁存器结构SR锁存器也可以⽤两个与⾮门来组成SR锁存器的真值表这⾥拿与⾮门组成的SR锁存器来分析当S D′为0，R D′为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q为1，Q′为0。

（置位）当R D′为0，S D′为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q′为1，Q为0。

（复位）当R D′为1，S D′也为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q与Q′的值将保持不变。

（对于上⾯的与⾮门来说，1与Q′先进⾏与运算为Q′，再进⾏⾮运算得到的输出为Q）（保持）当R D′为0，S D′也为0的时候，因为与⾮门的作⽤，Q为1，Q′也为1。

如果下⼀时刻S D′为0，R D′为1的时候，Q为1，Q′为0，就⼜回到了置位的状态，这种情况下好像没什么事情，只不过中间出现Q与Q′全为1的情况，每个状态我们都是可以确定的。

但如果R D′为0，S D′也为0，下⼀时刻R D′为1，S D′也为1，因为两个门期间的输出延时不同，会造成输出结果的不确定性，⽐如两个器件的输出延时相同，则会导致输出都为0，之后输出都为1，之后反复震荡 ......如果上⾯的与⾮门输出⽐较快，则Q为0，下⾯的门电路再输出为1,如果下⾯的⽐较快也同理，这就会出现，如果输⼊全为0，再全为1，会导致输出结果的不确定性，在使⽤这种锁存器时，要注意不能出现这种情况，应该避免出现这种情况，即要遵守S D R D=0的条件。

移位寄存器原理引言移位寄存器是一种常见的数字电路元件，它用于在计算机和其他数字系统中处理串行数据的移位操作。

本文将介绍移位寄存器的原理和工作方式。

移位寄存器的定义移位寄存器是一种特殊的存储器元件，它可以在输入端和输出端之间进行数据移位操作。

移位寄存器通常是由触发器组成的，每个触发器都可以存储一个位(bit)的数据。

移位寄存器的输入端和输出端都是并行接口，但是数据在寄存器内部是以串行的方式传输的。

移位寄存器的工作原理并行加载移位寄存器最常见的操作之一是并行加载。

在这种操作模式下，通过并行输入引脚将数据加载到移位寄存器中。

当时钟信号到达时，移位寄存器将存储的数据向左或向右移位，并将其输出到并行输出引脚。

移位的方向由控制信号决定。

串行移位除了并行加载，移位寄存器还可以进行串行移位操作。

在串行移位模式下，输入数据通过串行输入引脚进入移位寄存器，并且顺序地从寄存器的一端移出。

当时钟信号到达时，移位寄存器会将存储的数据按位移动一个位置，并从另一端输出。

这种操作模式可以用于各种应用，例如数据的平移、数据的旋转等。

循环移位循环移位是移位寄存器的另一个重要特性。

在循环移位模式下，移位寄存器的输出会通过反馈引脚重新进入输入端，形成一个闭环。

当时钟信号到达时，移位寄存器将在输入和输出之间循环移动数据。

这种操作模式常用于数据的循环处理、数据的延时等应用场景。

移位寄存器的应用移位寄存器在数字系统中有广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景：•移位寄存器常用于串行通信中的数据传输和接收。

通过移位寄存器，可以将并行数据转换为串行数据进行传输，并将接收到的串行数据重新转换为并行数据。

•移位寄存器可以用于数字时钟电路中。

通过串行输入信号和移位寄存器的移位操作，可以实现时钟信号的频率除法，从而生成不同的时钟信号。

•移位寄存器还可用于数据的处理和分析。

例如，在图像处理中，移位寄存器可以用来进行图像平移、旋转和缩放等操作。

总结移位寄存器是一种常见的数字电路元件，用于处理串行数据的移位操作。

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。

1.1 寄存器在实际的数字系统中，通常把能够用来存储一组二进制代码的同步时序逻辑电路称为寄存器．由于触发器内有记忆功能，因此利用触发器可以方便地构成寄存器。

由于一个触发器能够存储一位二进制码，所以把n个触发器的时钟端口连接起来就能构成一个存储n位二进制码的寄存器。

1.2 锁存器由若干个钟控D触发器构成的一次能存储多位二进制代码的时序逻辑电路。

数据有效迟后于时钟信号有效。

这意味着时钟信号先到，数据信号后到。

在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。

1.3 缓冲器缓冲器相当于一个寄存器，暂时保存数据.缓冲是用来在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。

除了在关键的地方采用少量硬件缓冲器之外，大都采用软件缓冲。

软件缓冲区是指在I/O操作期间用来临时存放输入/输出数据的一块存储区域。

在操作系统中，引入缓冲的主要原因如：缓和CPU与l/0设备间速度不匹配的矛盾。

一般情况下，程序的运行过程是时而进行计算，时而进行输入或输出。

以输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印机的速度跟不上而使CPU停下来等待;然而在计算阶段，打印机又无事可做。

如果设置一个缓冲区，程序可以将待输出的数据先输出到缓冲区中，然后继续执行;而打印机则可以从缓冲区取出数据慢慢打印。

1.4 寄存器和锁存器的区别（1）寄存器是同步时钟控制，而锁存器是电位信号控制。

（2）寄存器的输出端平时不随输入端的变化而变化，只有在时钟有效时才将输入端的数据送输出端（打入寄存器），而锁存器的输出端平时总随输入端变化而变化，只有当锁存器信号到达时，才将输出端的状态锁存起来，使其不再随输入端的变化而变化可见，寄存器和锁存器具有不同的应用场合，取决于控制方式以及控制信号和数据之间的时间关系：若数据有效一定滞后于控制信号有效，则只能使用锁；数据提前于控制信号而到达并且要求同步操作，则可用寄存器来存放数据。

一、锁存器1. 锁存器的工作原理锁存器不同于触发器，它不在锁存数据时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器一样；一旦锁存信号起锁存作用，则数据被锁住，输入信号不起作用。

D触发器构成的双向移位寄存器引言在数字电路中，双向移位寄存器是一种常见的电路元件，它能够在两个方向上进行数据的移位操作。

而D触发器则是常用的触发器类型之一，它具有存储数据、数据输入和数据输出的功能。

本文将介绍如何使用D触发器构成一个双向移位寄存器，并详细解释其设计原理、原理图以及工作原理等相关内容。

设计原理双向移位寄存器可以实现向左或向右移位的功能。

为了实现这一功能，我们可以使用两个D触发器进行串联，然后通过控制信号来选择数据的方向。

首先，我们需要了解D触发器的工作原理。

D触发器是一种有两个稳定状态的触发器，它有一个数据输入端D，一个时钟输入端CLK和一个输出端Q。

当时钟输入端的时钟信号从低电平变为高电平时，D触发器会将D端的数据存储到内部的状态变量中，并通过输出端Q输出。

借助D触发器的这种特性，我们可以构成一个双向移位寄存器，通过串联两个D触发器。

其中一个D触发器用于存储数据（称为存储触发器），另一个D触发器用于将存储触发器的数据移位（称为移位触发器）。

原理图下图是一个双向移位寄存器的原理图：+-----------------------------------------+| |D ---->| || 存储触发器 |>| +----------------+ |>|D0 | D触发器 | |>| +----------------+ |>| +----------------------+ || | | |CLK --->| | | || | 移位触发器 | |>|Q0 | | |>| | +-----------+ | |>| | |输入选择器 |----+ |>| | +-----------+ | || +----------------------+ |>|D1 |>| |>| Q1 || |+-----------------------------------------+工作原理下面将详细解释双向移位寄存器的工作原理。

数字电路的基本概念
一、数字信号
数字信号是一种离散的、不连续的信号形式，它表示两种状态之间的差异，通常是高电平和低电平。

在数字电路中，数字信号用于传递和处理信息。

二、数字电路
数字电路是一种用于处理和操作数字信号的电路。

它由各种逻辑门、触发器、寄存器、时序电路等组成，可以实现算术运算、逻辑运算、存储和时序控制等功能。

数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。

三、逻辑门
逻辑门是一种基本的数字电路元件，它实现一种特定的逻辑功能。

最基本的逻辑门包括与门、或门、非门等。

通过组合逻辑门，可以实现复杂的逻辑功能。

四、触发器
触发器是一种基本的存储元件，它可以存储一位二进制信息。

触发器有两个稳定状态，通常表示为0和1。

触发器可以在外部信号的作用下实现状态的翻转。

五、寄存器
寄存器是一种用于存储二进制数据的电路元件。

它可以保存一个二进制数，并且可以在时钟信号的控制下进行读取和写入操作。

寄存器是数字系统中常用的元件之一。

六、时序电路
时序电路是一种具有时序关系的数字电路，它由组合逻辑电路和存储元件组成。

时序电路的状态变化取决于时钟信号的周期和相位。

时序电路可以实现复杂的时序控制和定时功能。

七、数字系统
数字系统是由数字电路、逻辑门、触发器、寄存器等组成的复杂系统，可以实现特定的数字功能。

数字系统可以用于计算机、通信、控制等领域。

数字系统的复杂程度取决于其实现的功能和规模。