移位寄存器
出處：czs 發(fā)布于：2007-05-20 21:01:57
一、特點(diǎn)和分類
從邏輯結(jié)構(gòu)上看，移位寄存器有以下兩個(gè)顯著特征：(1)移位寄存器是由相同的寄存單元所組成。一般說來，寄存單元的個(gè)數(shù)就是移位寄存器的位數(shù)。為了完成不同的移位功能，每個(gè)寄存單元的輸出與其相鄰的下一個(gè)寄存單元的輸入之間的連接方式也不同。(2)所有寄存單元共用一個(gè)時(shí)鐘。在公共時(shí)鐘的作用下，各個(gè)寄存單元的工作是同步的。每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，寄存器的數(shù)據(jù)就順序向左或向右移動(dòng)一位。通?？砂磾?shù)據(jù)傳輸方式的不同對(duì)CMOS移位寄存器進(jìn)行分類。移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入方式有串行輸入和并行輸入之分。串行輸入就是在時(shí)鐘脈沖作用下，把要輸入的數(shù)據(jù)從一個(gè)輸入端依次一位一位地送入寄存器；并行輸入就是把輸入的數(shù)據(jù)從幾個(gè)輸入端同時(shí)送入寄存器。
在CMOS移位寄存器中，有的品種只具有串行或并行中的一種輸入方式，但也有些品種同時(shí)兼有串行和并行兩種輸入方式。串行輸入的數(shù)據(jù)加到個(gè)寄存單元的D端，在時(shí)鐘脈沖的作用下輸入，數(shù)據(jù)傳送速度較慢；并行輸入的數(shù)據(jù)一般由寄存單元的R、S端送入，傳送速度較快。移位寄存器的移位方向有右移和左移之分。右移是指數(shù)據(jù)由左邊位輸入，依次由右邊的位輸出；左移時(shí)，右邊的位為位，左邊的則為位，數(shù)據(jù)由低位的右邊輸入，由高位的左邊輸出。
移位寄存器的輸出也有串行和并行之分。串行輸出就是在時(shí)鐘脈沖作用下，寄存器一位輸出端依次一位一位地輸出寄存器的數(shù)據(jù)；并行輸出則是寄存器的每個(gè)寄存單元均有輸出。CMOS移位寄存器有些品種只有一種輸出方式，但也有些品種兼具兩種輸出方式。實(shí)際上，并行輸出方式也必然具有串行輸出功能。
| 表1 |
| 按數(shù)據(jù)傳 輸方式分 |
串入串出移位寄存器，如CD4006 串入并出/串出移位寄存器，如CD4015 串入/并入串出移位寄存器，如CD4014、CD4021 并入/串入并出/串出移位寄存器，如CD4035、CD40195 并入/串入并出/串出(左移、右移)移位寄存器，如CD4034、CD40194 |
| 按位數(shù)分 | 4位移位寄存器 CD4015、CD4035、CD40194、CD40195 8位移位寄存器 CD4014、CD4021、CD4034 18位移位寄存器 CD4006 |
表1是CMOS移位寄存器的分類。 二、常用CMOS移位寄存器簡(jiǎn)介
表2是CD4006的真值表。由此表可知，在CD4006中數(shù)據(jù)是在時(shí)鐘脈沖CP的下降沿作用下傳輸?shù)摹Ｈ绻麑⒚拷M的輸入和輸出進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，就可在4、5、8、9、10、12、13、14、17和18位上得到輸出。如果需要更長(zhǎng)的移位位數(shù)，則可將CD4006進(jìn)行多位級(jí)聯(lián)。
表3是CD4015的真值表。 圖3示出數(shù)據(jù)在CD4015中的移位過程。由圖3可以看出，CD4015的初始狀態(tài)為“0101”，要串行輸入4位數(shù)據(jù)，就要給CP端加4個(gè)脈沖。通過信息在CD4015中的流動(dòng)過程，我們可知CD4015具有下述功能：(1)從串行輸入到串行輸出，數(shù)據(jù)延遲了4個(gè)時(shí)鐘周期。因此，CD4015可用作延遲電路。(2)串行數(shù)據(jù)經(jīng)過CD4015以后，轉(zhuǎn)換成了并行數(shù)據(jù)，可由Q0～Q3端并行輸出。(3)可作為數(shù)據(jù)寄存器使用。
3.串入/并入－串出移位寄存器CD4014、CD4021CD4014是8位移位寄存器。圖4是其邏輯圖和引腳功能圖。CD4014有一公共的時(shí)鐘輸入端CP、一個(gè)并入/串入控制端P/S、一個(gè)串行數(shù)據(jù)輸入端DS和8個(gè)并行數(shù)據(jù)輸入端P1～P8、另外還有3個(gè)輸出端Q6、Q7、Q8。
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| 表3 |
| CP | DS | Cr | Q0 | Q1 | Q2 | Q3 |
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1 | 0 | 0 | 0 | |
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0 | 保持 | |||
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0 | 0 | 0 | Q0n | Q1n | Q2n |
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1 | 0 | 1 | Q0n | Q1n | Q2n |
| 表4 |
| CP | P/S | DS | P1 | Pn | Q1 | Qn |
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1 | |
0 | 0 | 0 | 0 |
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1 | |
1 | 0 | 1 | 0 |
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1 | |
0 | 1 | 0 | 1 |
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1 | |
1 | 1 | 1 | 1 |
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0 | 0 | |
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0 | Qn-1 |
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0 | 1 | |
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1 | Qn-1 |
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|
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Q1 | Qn |
| 表5 |
| CP | P/S | DS | P1 | Pn | Q1 | Qn |
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1 | |
0 | 0 | 0 | 0 |
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1 | |
0 | 1 | 0 | 1 |
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1 | |
1 | 0 | 1 | 0 |
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1 | |
1 | 1 | 1 | 1 |
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0 | 0 | |
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0 | Qn-1 |
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0 | 1 | |
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1 | Qn-1 |
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0 | |
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Q1 | Qn |
表4是CD4014的真值表。并行或串行輸入數(shù)據(jù)，是在P/S端控制下，隨時(shí)鐘的上升沿同步地輸入寄存器。當(dāng)P/S為“0”時(shí)，串行輸入數(shù)據(jù)隨時(shí)鐘的上升沿同步地送入寄存器中；當(dāng)P/S為“1”時(shí)，加在并行輸入P1～P3的數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的上升沿同步地送入寄存器。CD4014可以很方便地?cái)U(kuò)展位數(shù)，因此使用N個(gè)CD4014，就可將寄存器位數(shù)擴(kuò)展為8×N位。 CD4021也是8位移位寄存器。它的主要特點(diǎn)是：同步串入、異步并入。它與CD4014有相似的結(jié)構(gòu)，引腳配置也相同，見圖5。表5是CD4021的真值表。由此表可見，如果要串行輸入數(shù)據(jù)，則應(yīng)在P/S為“0”時(shí)，在與時(shí)鐘上升沿同步的條件下方能實(shí)現(xiàn)。如果要由P1～P8端并行輸入數(shù)據(jù)，則只要使P/S端為“1”即可。其它種類的移位寄存器因限于篇幅略去不講。移位寄存器的應(yīng)用主要是串行、并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、碼制變換、產(chǎn)生偽隨機(jī)脈沖序列等。 |
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