9.4 寄存器（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

9.4 寄存器 寄存器是用于存储二进制数码的时序电路组件，它具有接收和寄存二进制数码的逻辑功能，被广泛地用于各类数字系统和数字计算机中。 第8章介绍的各种集成触发器，就是一种可以存一位二进制的寄存器，所以用n个触发器就可以存储n位二进制数。 二进制数存入、取出的方法有串行和并行之分，图9.16所示为二进制数存放方式的示意图。 图9.16 二进制数存放方式的示意图 9.4.1 数据寄存器 数据寄存器具有接收、存储和清除数码的功能。 按接收数据的方式不同分为单拍接收和双拍接收两种。 作为存放数据的存储电路，它可由RS、D和JK触发器组成。下面介绍双拍接收方式。 图9.17所示为一个由D触发器组成的4位数据寄存器的逻辑图。 图9.17 4位数据寄存器 （1）电路组成 图中数据寄存器是由4个D触发器组成的4位数据寄存器，4个触发器的时钟脉冲并联在一起，作为接收数据的控制端，D0～D3为寄存器的数据输入端，Q0～Q3是数据输出端。 各触发器的复位端并联在一起作为寄存器的清零信号，且低电平有效。 （2）工作原理 第1拍：清零。 =0时寄存器输出Q3Q2Q1Q0 =0000。 第2拍：接收数据。使 =1，寄存数据送入D3D2D1D0端，根据D触发器的逻辑功能，在CP上升沿，D3D2D1D0的值被同时存入触发器，即Q3 Q 2 Q1 Q0= D3D2D1D0。只要 =1、CP没有上升沿，寄存器就处于保持状态，数据被保存起来。 因为4个触发器是在同一接收脉冲作用下同时接收数据，所以称为并行输入方式。如要取出时，数据也是同时取出，称并行输出。 9.4.2 移位寄存器 移位寄存器除了具有存储代码的功能外，还具有移位功能。 所谓移位功能，是指寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下依次左移或右移。因此，移位寄存器不但可以存储代码，还可以用来实现数据的串行—并行转换、数值的运算、数据处理等。 既能右移又能左移的寄存器，称为双向移位寄存器。 在单向移位寄存器的基础上，增加由门电路组成的控制电路，就可构成双向移位寄存器。 1．74LS194逻辑功能介绍 74LS194为4位双向移位寄存器，其引脚排列及逻辑符号如图9.18所示。它有一个清零端 和两个工作方式控制端M1M0，它们的不同取值决定寄存器的不同功能，如表9.5所示。 图9.18 74LS194双向移位寄存器 M1 M0 工 作 状 态 0 × × 置零 1 0 0 保持 1 0 1 右移 1 1 0 左移 1 1 1 并行输入 表9.5 74LS194功能表 图中 为低电平时对寄存器清零，正常工作时， 为高电平1。M1M0 = 00时，寄存器中数据保持不变；M1M0 = 01时，寄存器为右移方式，DSR为右移串行数据输入端；M1M0 = 10时，寄存器为左移方式，DSL为左移串行数据输入端；M1M0 = 11时，寄存器在CP脉冲的作用下，同时将D0～D3的数据存入寄存器中。 2．移位方法 下面以右移为例说明移位寄存器是如何进行移位的。 按图9.19所示连接电路，Q3、Q2、Q1、Q0接发光二极管。在4个时钟周期内，DSR 端依次输入代码1011，移位寄存器的初态为Q3Q2Q1Q0 = 0000，在移位脉冲（即触发器时钟脉冲）作用下，注意观察输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态变化，并加以记录。（建议采用仿真课件演示） 图9.19 74LS194实现右移功能 实验现象 在输入脉冲的作用下，输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态变化如表9.6所示。 CP 输入数据D 右移移位寄存器输出 Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 2 0 0 1 0 0 3 1 1 0 1 0 4 1 1 1 0 1 表9.6 4位右移移位寄存器的真值表 CP 输入数据D 右移移位寄存器输出 Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 2 0 0 1 0 0 3 1 1 0 1 0 4 1 1 1 0 1 知识探究 由表