15.3 寄存器 教学讲义 -2023-2024学年高一下学期（中职）物理（高教版·第3版）《电工电子技术与技能》

【课题】 15.3 寄存器 【教学目标】 描述寄存器的概念及功能。 【教学重点】 D触发器组成的数码寄存器。 【教学难点】 D触发器组成的数码寄存器。 【教学过程】 【一、复习】 D触发器的结构、工作原理和逻辑状态表。 【二、引入新课】 寄存和计数的区别在于寄存只是将数码暂时存储起来的操作。寄存器在数字电路中可以 将数码、数据、指令暂时存放起米，以便系统按要求调用。 【三、讲授新课】 15.3.1寄存器的概念 寄存：将二进制数码指令或数据暂时存储起来的操作。 寄存器：具有寄存功能的电路。 15.3.2数码寄存器 1.数码寄存器：仅具有接收、存储和消除原来所存数码功能的寄存器。图157为4个 D触发器组成的4位数码寄存器。 03 02 03 20 FF3 FF2 FFO CP D 9 图157D触发器组成数码寄存器 D,~D3为并行数码输入端，Q。~Q3为并行数码输出端，CP是时钟信号控制端。 (1)清零。当CR=1时，4个D触发器都全部复位：QQ2Q12=0000。 (2)存入数码。当CR=0时，CP上升沿到来，加在并行数码输入端的数码，被分别 存入FF1~F0触发器中。 (3)保持。当CR=0,CP=0时，各位输出端Q的状态与输入无关。 15.3.3移位寄存器 移位寄存器的功能：具有存储数码的功能和移位的功能。 “移位”是指在移位脉冲的作用下，把寄存器存放的数码依次左移或右移。 移位寄存器分为单向移位寄存器和双向移位寄存器。 1.单向移位寄存器 在移位脉冲作用下，所存数码只能向某一方向移动的寄存器称为单向寄存器，单向移位 寄存器有左移和右移之分。 (1)左移寄存器。如图15.18为4位左移寄存器的逻辑图 并行输出 Q o FF3 串行输出 串行输入 Q ID Q ID D CP Rp 图15.184位左移寄存器的逻辑图 最低位触发器的输入端D。为数码输入端，每个低位触发器的输出端Q与高一位触发器 的输入端D相连，各个触发器的CP端连在一起作为移位脉冲的控制端，受同一时钟脉冲的 控制。 若有数码1011，按移位脉冲的工作节拍，从高位到低位逐位送到输入端D。当第一个 CP脉冲的上升沿到来时，第一位数码1移入FF0,Q。=1,寄存器的状态为QQ2Q1Q。0001。 第二个CP的上升沿到来后，第二位数码0移入FFO,同时原F0中的数码1移入FF1中， Q=1,寄存器的状态为Q3Q2Q1Q。-0010。依次类推，经过四个CP脉冲后，数码由高位到低 位依次移入寄存器中。 如表15.9所示为左移寄存器状态表，左移寄存器的波形图如图159所示。 表15.9左移寄存器状态表 CP a Q Q a 输入数据 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 1 0 0 3 0 1 0 1 1 4 0 1 1 1 Cp- T凤A凡78 D101I 1 1 23 1Π011Π 图15.19左移寄存器的波形图 从4个触发器的输出端Q,~Q,可以同时输出数码，即并行输出。 (2)右移寄存器。如图15.20为4位右移寄存器的逻辑图。 并行输出 FF3 FF2 FFI FFO 串行输入「 ID Q ID O ID Q CP 图15.20右移寄存器的波形图 右移寄存器与左移寄存器的区别是，各触发器的连接方式是高位触发器的输出Q连至 第一位触发器的输入端D,待存数码从低位到高位逐位送到最高位触发器的输入端。设输入 数码为1011，移位过程如表15.10所示。 表15.10右移寄存器状态表 CP 输入数据 a Q2 Q Q 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 2 1 1 1 0 0 3 0 0 1 0 4 1 1 0 1 1 2.双向移位寄存器 寄存器中的数码既能左移，又能右移，具有双向移位功能，这样的寄存器成为双向移位 寄存器。集成4位双向移位寄存器CT74LS194的引脚排列图如图1521所示。 Mo 16 回问回回网可 CT 74LS194 ▣234568 CR Dsk Do D D2 D Dss.GND 图1521CT74LS194的引脚排列图 图1521中的DsR和Ds分别是右移和左移的数据串行输入端，Q。和Q3分别是左移和 右移的数据串行输出端，D。D3是数据的并行输入端，Q。~Q3是数据的并行输出端。数据 的输入和输出均有串行和并行两种方式。M、M。为工作方式控制端，M、M6的4种取值 (00、01、10、11)决定了寄存器的逻辑功能：保持、右移、左移和数据并行输入、并行输 出方式。表15.11为CT74LS194的逻辑功能表。 表15.11CT74LS194逻辑功能表 CR M M CP 功能 0 + 清零 1 0 0 保存 1 0 1 ↑ 右移 1 1 0 ↑ 左移 1 1 ↑ 数据并行输人，并行输出 【四、小结】 1.寄存器的概念。一