（十九）【数电】（第六章 时序逻辑电路）寄存器

A 寄存器

A.a 寄存器工作原理分析

寄存器定义：
功能：用于寄存一组二值代码,N个触发器 组成的寄存器可以存储一组N位的二值代码。
组成：由具有存储功能的触发器构成。另 外，寄存器还应有执行数据接收和清除命令的 控制电路，一般由门电路构成。
按接收数码的方式不同，寄存器有双拍工 作方式和单拍工作方式两种。

根据存放数码的方式不同分为并行和串行两种：并行方式就是将寄存的数码从 各对应的输入端同时输入到寄存器中；串行方式是将数码从一个输入端逐位输入到 寄存器中。根据取出数码的方式不同也可分为并行和串行两种：并行方式就是要取 出的数码从对应的各个输出端上同时出现；串行方式是被取出的数码在一个输出端 逐位输出；根据有无移位功能寄存器也常分为数码寄存器和移位寄存器。

双拍工作方式寄存器
一拍清零；一拍接受指令

给一个低电平清零信号

单拍工作方式寄存器

两种不同工作方式寄存器性能对比

MSI寄存器示例——74LS175
上下两部分分别记录两位，将两部分的CLK连接

由于D触发器是由同步SR触发器构成 的，故在时钟clk＝1期间，Q 随D 改变

MSI寄存器示例——74HC175

74HC175为由CMOS边沿触发器构成的4位寄存器。
其中： $D_0~D_3$为并行数据输入端；CLK为寄存脉冲输入端； $R'_D$为清零端。
此寄存器为并行输入/并行输出方式，在上升沿时，将 $D_0-D_3$数据存入，与此前后的D状态无关，而且由有异步置零（清零）功能。

A.b 移位寄存器工作原理分析

移位寄存器除了具有存储代码的功能，还具有移位功能，即将存储在寄存器中的代码在CP作 用下进行左移或右移。
应用范围：寄存代码、实现数据的串行－并 行转换、数值运算以及数据处理等。
1 单向移位寄存器
由D触发器构成的4位移位寄存器
（1）右移移位寄存器

如图分析可知：

总效果相当于每来一个CP移位寄存器中原有的代码依次 右移了一位。

其中D1为串行输入端， D0为串行输出端，Q3～ Q0为并行输出端，CLK 为移位脉冲输入端
因为触发器有传输延迟时间 $t_{pd}$，所以在CLK↑到达时，各触发器按前一级触发器原来 的状态翻转。

状态表	波形图

（2）左移移位寄存器

如图分析可知：

总效果相当于每来一个CP移位寄存器中原有的代码依次 左移了一位。

由JK触发器（第一个为D触发器）构成的移位寄存器
与D触发构成的移位寄存器不同的是JK触发器的寄存是在移位脉冲下降沿发生的。

2 双向移位寄存器
为便于扩展逻辑功能和增加使用的灵活性，在 单向移位寄存器基础上，增加由门电路组成的控制 电路，便可构成双向移位寄存器。
目前，在定型生产的中规模移位寄存器集成电 路上除了附加左、右移控制，一般还附有数据并行 输入、保持、异步置零（复位）等功能。

一般双向移位寄存器逻辑图示例：

双向移位寄存器74LS194A
逻辑图形符号及功能表：

其中：

• $D_{IR}：$数据右移串行输入端
• $D_{IL}：$数据左移串行输入端
• $D_0-D_3：$数据并行输入端
• $Q_0-Q_3：$数据并行输出端
• $S_1、S_0：$工作状态控制端

扩展：由两片74LS194A构成8位双向移位寄存器：
两片要同时左移和同时右移，所以两片要接一样。