移位寄存器-类型，应用程序

介绍

触发器可以存储一位二进制数据i.e.1或0.但如果我们需要存储多个数据，我们需要多个触发器。由于单个触发器用于一个位存储，因此n触发器以存储n个数据的顺序连接。在数字电子设备中，寄存器是用于存储信息的设备。

触发器用于构造寄存器。寄存器是一组用来存储多位数据的触发器。例如，如果一台计算机要存储16位数据，那么它需要一组16次触发器。根据需要，寄存器的输入和输出可以是串行的或并行的。

存储在寄存器中的一系列数据位被称为“字节”或“字”，其中一个字节是8位的集合，一个字是16位(或2字节)的集合。

当多个触发器串联在一起时，这种安排称为寄存器。所存储的信息可以在寄存器内传输;这些叫做“移位寄存器”。移位寄存器是一种顺序电路，它存储数据并在每个时钟周期中将其移向输出。

基本上移位寄存器有4种类型。他们是

• 串行换档寄存器中的串行
• 串行进并行出移位寄存器
• 并行进串行出移位寄存器
• 并行输出换档寄存器并行

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串行进串行出移位寄存器

该寄存器的输入以串行方式给出，即通过单个数据线一个比特接一个，输出也是串行采集的。数据只能向左或向右移动。因此它被称为串行进串行出移位寄存器或SISO移位寄存器。

当数据从右逐位输入时，移位寄存器将数据位左移。一个4位的SISO移位寄存器由4个触发器和3个连接组成。

将位移到左侧的寄存器称为“移位左寄存器”。

将位右移的寄存器称为“右移寄存器”。

例如:如果我们将数据1101传递给数据输入，移位后的输出将是0110。

这是四种类型中最简单的寄存器。由于时钟信号连接到所有4个触发器上，串行数据连接到最左或最右触发器上。所述第一触发器的输出连接到所述下一个触发器的输入，以此类推。移位寄存器的最终输出被收集在最外侧的触发器。

在上图中，我们看到换档寄存器;从触发器排列的左侧馈送串行数据输入。

在该移位寄存器中，当施加时钟信号并且给出串行数据时;只有一位将在输入数据的顺序的时间一次输出。使用SISO移位寄存器是充当临时数据存储设备。但Siso的主要使用是充当延迟元素。

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串行进并行出移位寄存器

该寄存器的输入在串行中给出，并行收集输出

除时钟信号外，清除(CLR)信号连接到所有4个触发器，以便复位它们，串行数据连接到触发器的两端(取决于左移位寄存器或右移位寄存器)。所述第一触发器的输出连接到所述下一个触发器的输入，以此类推。所有的触发器都连接在同一个时钟上。

与串行输出移位寄存器不同，SIPO (serial in Parallel out)移位寄存器的输出是在每个触发器上采集的。Q1、Q2、Q3、Q4分别是第一、第二、第三、第四触发器的输出。

串行进并行出移位寄存器的主要应用是将串行数据转换为并行数据。因此，它们用于需要将一条数据线解复用成多条平行线的通信线路。

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串行输出移位寄存器并行

该寄存器的输入是并行给出的，即数据分别给每个触发器，输出在末端触发器的输出处串行采集。

时钟输入直接连接到所有触发器，但输入数据通过每个触发器的输入端多路复用器单独连接到每个触发器。这里D1, D2, D3和D4是移位寄存器的单独的并行输入。在这个寄存器中，输出是串行收集的。

前一个触发器的输出和并行数据输入连接到MUX的输入端，MUX的输出连接到下一个触发器。并行进串行出(PISO)移位寄存器将并行数据转换为串行数据。因此，它们被用于通信线路，其中许多数据线被多路复用成单个串行数据线。

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并行输出换档寄存器并行

在该寄存器中，输入并行给出，输出也并行收集。清除（CLR）信号和时钟信号连接到所有4个触发器。每个触发器和以相同的方式单独给出数据，并以相同的方式，输出也从每个触发器上单独收集。

上图显示了4级并联在并联出寄存器。Qa, Qb, Qc和Qd是平行输出，Pa, Pb, Pc和Pd是单独的平行输入。这四个人字拖之间没有任何联系。

并行进并行出(PIPO)移位寄存器用作临时存储设备，也用作类似于SISO移位寄存器的延迟元件。

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戒指柜台

它的设计方法是将第一个触发器的输出连接到下一个触发器，最后一个触发器的输出再次连接到第一个触发器作为输入，就像一个反馈路径。这个叫做“环形计数器”。

第一触发器连接到高输入I. I.其输入具有逻辑1的预设，并且第一触发器的输出连接到第二触发器的输入等。

最后，将最后一个触发器的输出反馈给第一个触发器作为输入。当我们应用第一个时钟脉冲到安排;第二阶段输入变为1，其余输入为0。这样，输入1绕着环旋转。

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其他类型的登记册

除了上述寄存器类型外，我们还有其他类型的寄存器。它们如下所示。

• 双向移位寄存器。
• 通用移位寄存器。

这些寄存器也被用于数字电子的许多应用中。

双向移位寄存器

如果我们将一个二进制数向左移动一个位置，这个操作相当于将原始数乘以2。类似地，如果我们将一个二进制数向右移动一个位置，这个操作等价于将原始数除以2。

因此，为了执行这些数学运算，我们需要一个移位寄存器，它可以向任意方向移位位。这可以通过双向移位寄存器实现。

上面提到的所有移位寄存器都是单向移位寄存器，也就是说，它们只将数据向左或向右移位。

双向移位寄存器可以定义为“数据可以向左或向右移动的寄存器”。该寄存器有左移或右移模式输入，一个时钟信号和两条串行数据线，分别用于输入和输出。

模式输入将控制左侧的换档和换档操作。如果模式输入高（1），则数据将右转。同样，如果模式输入低（0），则数据将移位左侧。使用D触发器的双向移位寄存器的电路如下所示。

输入串行数据连接在电路的两端(与门1和门8)。根据模式输入的高或低，只有一个与门(1或8)处于有源状态。

当模式输入高（右/左/ = 1）时，串行数据路径是

AND1 - OR 1 - FF 1 - Q1 - AND 2 - OR 2 - FF 2 - Q2 - AND 3 - OR 3 - FF 3 - Q3 - AND 4 - OR 4 - FF 4 - Q4(串行数据输出)。

当模式输入为低(右/左' = 0)时，则串行数据路径为

和8 -或4 - FF 4 - Q4和7 -或3 - FF 3 - Q3和6 -或2 - FF 2 - Q2和5 -或1 - FF 1 - Q1(串行数据输出)。

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普遍的移位寄存器

通用移位寄存器可以定义为“可以用于向左右两个方向移动数据，也可以加载并行数据的寄存器”。

该寄存器可以执行以下三种类型的操作。

• 并行加载
• 将离开
• 正确的转变。

这意味着通用移位寄存器可以并行存储数据，也可以并行传输数据。同样，通过左移右移操作，数据可以通过串行路径进行存储和传输。

简单地，通用移位寄存器将以串行/并行加载数据，并且会在串行/并行时产生输出。它被称为通用移位寄存器，因为它可以用于左移，右移，串行到串行，串行，并行，并行于串行和并行于并行操作。

建造

观察下面通用移位寄存器的逻辑门表示。模式输入直接连接MUX输入，反模式输入(使用NOT门)连接上一级触发器的输入。

输入D1，D2，D3和D4并联连接，并且输出Q1，Q2，Q3和Q4并联收集。它有一个串行输入引脚，用于将数据馈送到左移和右移的寄存器中。4位通用移位寄存器的逻辑图如下所示。

4位双向通用移位寄存器的电路图如下图所示。

操作

• 模式输入连接到high (mode = 1);并行加载数据。串行切换时，模式输入连接low (mode = 0)。
• 当模式引脚连接到地时，通用移位寄存器将运行/表现为双向移位寄存器。
• 为了将数据右移，所述输入端连接到所述第一触发器的AND门- 1;通过串行输入引脚。
• 要将数据转移到左侧，输入连接到最后一个触发器的栅极 - 8;通过输入D.
• 当S0 = 0, S1 = 0时，万向移位寄存器处于锁定状态，即不进行任何操作。
• 当S0 = 1, S1 = 0时，将数据右移，即右移操作。
• 当S0 = 0, S1 = 1时，将数据右移，即进行左移操作。
• 当S0 = 0, S1 = 0时，寄存器进行PARALLEL LOAD操作。

• 通用移位寄存器将在上述所有模式下运行，因为它们在输入端有4×1 MUX。

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移位寄存器的应用

寄存器用于数字电子设备，如计算机

• 临时数据存储
• 数据传输
• 数据操纵
• 作为柜台。

Shift寄存器用于计算机作为内存元素。所有数字系统都需要以有效的方式存储大量数据;在那里，我们使用RAM等存储元素和其他类型的寄存器。

许多数字系统的运算，如除法、乘法，都是通过寄存器来完成的。数据通过串行移位寄存器和其他类型进行传输。

计数器可用作数字时钟、频率计数器、二进制计数器等。

• 串行输入-串行输出寄存器用于处理时间延迟。
• 串行释放寄存器用于将数据从串行转换为并行形式。因此，这些也称为“串行到并行转换器”。
• 并行输入-串行输出寄存器用于将数据从并行形式转换为串行形式。所以这些也被称为"并联到串行转换器"

延迟线

引入延迟线是移位寄存器最重要的用途。串行进串行出移位寄存器用于对数字电路产生延时。时间延迟可以用下面的公式计算。

Δt = N * 1 / fc

其中N表示级数/触发器数，fC表示时钟频率。

因此，一个输入脉冲在输出时被Δt延迟。时间延迟量是由移位寄存器或时钟信号频率中的受控触发器控制的。

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常用移位寄存器ic

一般换档寄存器可用于4000系列和7000系列IC。

4000系列IC.

• ic4006 18级移位寄存器。
• IC 4014 8级移位寄存器。
• ic4015双4级移位寄存器。
• IC 4021 8位静态移位寄存器。
• 4位双向并行进/并行出PIPO移位寄存器。
• IC 40195 4位通用移位寄存器。

7000系列集成电路

• IC 7491 8位移位寄存器，串行输入，串行输出，门控输入。
• IC 7495 4位移位寄存器，并联，平行，串行输入。
• IC 7496 5位并行进/并行出移位寄存器，异步预置。
• IC 7499 4位双向通用移位寄存器。
• IC 74164 8位并行输出串行移位寄存器。
• IC 74165 8位串行移位寄存器，并行负载，互补输出。
• IC 74166平行负载8位换档寄存器。
• IC 74194 4位双向通用移位寄存器。
• IC 74198 8位双向通用移位寄存器。
• IC 74199 8位双向通用移位寄存器与J-NOT-K串行输入。
• IC 74291 4位通用移位寄存器，二进制上下计数器，同步。
• IC 74395 4位通用移位寄存器，具有三个状态输出。
• IC 74498 8位双向移位寄存器，具有并行输入和三态输出。
• IC 74671 4位双向移位寄存器。
• IC 74673 16位串行式串出式移位寄存器，输出存储寄存器。
• IC 74674 16位平行于三个状态输出的串行移位寄存器。

在这些ic中，主要使用的是

• 74HC595串行外输出移位寄存器
• 74HC165并行进串行出移位寄存器
• 74hc194 4位双向通用移位寄存器
• 74HC 198 8位双向通用移位寄存器

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