数字电子技术（第3版）课件 第21讲 5.1 寄存器

第5章时序逻辑电路5.1.3寄存器的应用实例5.1.1

数码寄存器5.1.2

移位寄存器5.1寄存器

返回结束放映2/11/20251复习触发器按触发方式分类？各自特点？触发器按逻辑功能分类？各自功能表？2/11/20252定义：时序逻辑电路在任何时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而且还取决于电路的原来状态。电路构成：存储电路（主要是触发器，必不可少）组合逻辑电路（可选）。时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的。第5章时序逻辑电路时序逻辑电路的结构框图2/11/20253按各触发器接受时钟信号的不同分类：同步时序电路：各触发器状态的变化都在同一时钟信号作用下同时发生。异步时序电路：各触发器状态的变化不是同步发生的，可能有一部分电路有公共的时钟信号，也可能完全没有公共的时钟信号。本章内容提要：时序逻辑电路基本概念、时序逻辑电路的一般分析方法；异步计数器、同步计数器、寄存器与移位寄存器的基本工作原理；重点介绍几种中规模集成器件及其应用、介绍基于功能块分析中规模时序逻辑电路的方法。2/11/202541.寄存器通常分为两大类：

5.1寄存器

数码寄存器：存储二进制数码、运算结果或指令等信息的电路。移位寄存器：不但可存放数码，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移位。2.组成：触发器和门电路。一个触发器能存放一位二进制数码；

N个触发器可以存放N位二进制数码。2/11/202553.寄存器应用举例：

(1)运算中存贮数码、运算结果。

(2)计算机的CPU由运算器、控制器、译码器、寄存器组成，其中就有数据寄存器、指令寄存器、一般寄存器。4.寄存器与存储器有何区别?寄存器内存放的数码经常变更，要求存取速度快，一般无法存放大量数据。（类似于宾馆的贵重物品寄存、超级市场的存包处。）存储器存放大量的数据，因此最重要的要求是存储容量。（类似于仓库）

2/11/20256数码寄存器具有接收、存放、输出和清除数码的功能。在接收指令（在计算机中称为写指令）控制下，将数据送入寄存器存放；需要时可在输出指令（读出指令）控制下，将数据由寄存器输出。

5.1.1

数码寄存器图5-1单拍工作方式的数码寄存器返回仿真

1．由D触发器构成的数码寄存器（1）电路组成

CP：接收脉冲（控制信号输入端)

输出端

数码输入端

2/11/20257（2）工作原理当CP↑时，触发器更新状态，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0，即接收输入数码并保存。单拍工作方式：不需清除原有数据，只要CP↑一到达，新的数据就会存入。常用4D型触发器74LS175、6D型触发器74LS174、8D型触发器74LS374或MSI器件等实现。2/11/202582．由D型锁存器构成的数码寄存器（1）锁存器的工作原理图5-2锁存器

送数脉冲CP为锁存控制信号输入端，即使能信号（电平信号）。工作过程：

①当CP=0时，Q=D，电路接收输入数据；即当使能信号到来（不锁存数据）时，输出端的信号随输入信号变化；

②当CP=1时，D数据输入不影响电路的状态，电路锁定原来的数据。即当使能信号结束后（锁存），数据被锁住，输出状态保持不变。2/11/20259（2）集成数码锁存器74LS373图5-38D型锁存器74LS373(a)外引脚图(b)逻辑符号2/11/202510表5-18D型锁存器74LS373功能表

2/11/2025115.1.2移位寄存器

返回移位寄存器除了具有存储数码的功能外，还具有移位功能。移位功能：寄存器中所存数据，可以在移位脉冲作用下逐位左移或右移。在数字电路系统中，由于运算（如二进制的乘除法）的需要，常常要求实现移位功能。2/11/202512图5-44位右移位寄存器1．单向移位寄存器单向移位寄存器，是指仅具有左移功能或右移功能的移位寄存器。（1）右移位寄存器

①电路组成仿真

串行输入同步时序逻辑电路2/11/202513②工作过程（仿真运行图5－4电路。

）将数码1101右移串行输入给寄存器（串行输入是指逐位依次输入）。在接收数码前，从输入端输入一个负脉冲把各触发器置为0状态（称为清零）。③

状态表

表5-2

4位右移位寄存器状态表

CP顺序输

入DSR输

出Q0Q1Q2Q30100001110002011003101104010115001016000107000018000002/11/202514④时序图图5-5

4位右移位寄存器时序图并行输出串行输出2/11/202515图5-64位左移位寄存器（2）左移位寄存器

仿真

串行输入异步清零2/11/202516②工作过程（仿真运行图5－6电路。

）将数码1011左移串行输入给寄存器。在接收数码前清零。③状态表

表5-34位左移位寄存器状态表

CP顺序输

入DSR输

出Q0Q1Q2Q30100001000012100103101014010115001106011007010008000002/11/202517④时序图。图5-74位左移位寄存器时序图并行输出串行输出2/11/2025182．集成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实现。

74LS194为四位双向移位寄存器。与74LS194的逻辑功能和外引脚排列都兼容的芯片有CC40194、CC4022和74198等。图5-8双向移位寄存器74LS194（a）外引脚图（b）逻辑符号2/11/202519表5-474LS194功能表

结论：清零功能最优先（异步方式）。计数、移位、并行输入都需CP的↑到来（同步方式）2/11/202520工作方式控制端M1M0区分四种功能。

M1M0功能00保持01右移10左移11并行置数2/11/2025215.1.3寄存器的应用实例

数据显示锁存器；

序列脉冲信号发生器；数码的串／并与并／串转换；构成计数器……图5-92位数据显示锁存器

返回1．数据显示锁存器

在许多设备中常需要显示计数器的计数值，计数值通常以8421BCD码计数，并以七段数码显示器显示。

问题：如果计数器的计数速度高，人眼则无法辨认显示的字符。措施：在计数器和译码器之间加入锁存器，就可控制数据显示的时间。

若锁存信号C＝1时，计数器的输出数据可通过锁存器到达译码显示电路；

若锁存信号C＝0时，数据被锁存，译码显示电路稳定显示锁存的数据。2/11/2025222．序列脉冲信号发生器

序列脉冲信号是在同步脉冲的作用下，按一定周期循环产生的一组二进制信号。如111011101110…，每隔4位重复一次1110，称为4位序列脉冲信号。序列脉冲信号广泛用于数字设备测试、通信和遥控中的识别信号或基准信号等。

图5-108位序列脉冲信号产生电路M1M0=01，为右移方式，Q3经非门接DSR，同时Q3作为OUT。首先令CR＝0，输出端全为零，则DSR为1；

CP↑，