移位寄存器的原理

移位寄存器的原理

移位寄存器不仅能寄存数据，而且在时钟信号的最用下使它其中的数据依次左移或者右移。

四位移位寄存器的原理：F0、F1、F2、F3是四个边沿触发的触发器D，每一个触发器的输出端Q接到右边一个触发器的输入端D。因为从时钟的信号CP的上升沿加到触发器上开始到输出端新状态稳定地建立起来有一段延迟的时间，所以当时钟信号同时加到四个触发器上的时候，每个触发器接受的都是左边一个触发器中原来的而数据（F0接收的输入数据D1）。寄存器中的数据依次右移一位。

移位寄存器按照不同的分类方法可以分为不同的类型。 如果按照移位寄存器的移位方向来进行分类， 可以分为左移移位寄存器、移位寄存器和双向移位寄存器等；如果按照工作方式来分类，可以分为串入/串出移位寄存器、串入/并出移位寄存器和并入/串出移位寄存器等。

移位寄存器能将所储存的数据逐位向左或向右移动，以达到计算机运行过程中所需的功能，请看图：

启动时，先在清零端加清零脉冲，使触发器输出置0。然后，第一个数据D0加到触发器1的串行输入端，在第一个CLK脉冲的上升沿Q0=Q0，Q1=Q2。Q3=Q0。其后，第二个数据D1加到串行输入端，在第二个CLK脉冲到达时，Q0=Q1，Q1=Q0，Q2=Q3=0。以此类推，当第四个CLK来到之后，各输出端分别是Q0=Q3，Q1=Q2，Q2=Q1，Q3=Q0。输出数据可用串行的形式取出，也可用并行开式取出。

移位寄存器的工作原理是什么？

把若干个触发器串接起来，就可以构成一个移位寄存器。数据从串行输入端D1输入。左边触发器的输出作为右邻触发器的数据输入。假设移位寄存器的初始状态为0000，现将数码D3D2D1D0（1101）从高位（D3）至低位依次送到D1端，经过第一个时钟脉冲后，Q0＝D3。由于跟随数码D3后面的数码是D2，则经过第二个时钟脉冲后，触发器FF0的状态移入触发器FF1，而FF0变为新的状态，即Q1＝D3，Q0＝D2。依此类推，可得4位右向移位寄存器的状态。

由表可知，输入数码依次地由低位触发器移到高位触发器，作右向移动。经过4个时钟脉冲后，4个触发器的输出状态Q3Q2Q1Q0与输入数码D3D2D1D0相对应。为了加深理解，在图8.8.2中画出了数码1101（相当于D3＝1，D2＝1，D1＝0 ，D0＝1）在寄存器中移位的波形，经过了4个时钟脉冲后，1101出现在寄存器的输出端Q3Q2Q1Q0。这样，就可将串行输入（从D1端输入）的数码转换为并行输出（从Q3、Q2、Q1、Q0端输出）的数码。这种转换方式特别适用于将接收到的串行输入信号转换为并行输出信号，以便于打印或由计算机处理。

在第8个时钟脉冲作用后，数码从Q3端已全部移出寄存器。这说明存入该寄存器中的数码也可以从Q端串行输出。根据需要，可用更多的触发器组成多位移位寄存器。

参考文献：

【1】http://www.elecfans.com/analog/20190715994199.html