寄存器与移位寄存器详解

寄存器是一种重要的数字逻辑单元，常用于接收、传递数码和指令等信息，暂时存放参与运算的数据和运算结果。若要存放N 位二进制数码，就需要N 个触发器。

如图10.30 所示为用上升沿触发的D 触发器组成的4 位集成数码寄存器74LS175 的逻辑图。4 个D 触发器的时钟脉冲输入端连接在一起，成为接收数码的控制端CP。d3～d0 为寄存器的数码输入端，Q3～Q0 为数据输出端。各触发器的复位端也连接在一起，为寄存器的总清零端，低电平有效。74LS175 的功能表如表10.16 所示。

图10.30　用D 触发器组成的4 位数码寄存器的逻辑图

表10.16　4 位寄存器74LS175 的功能表

移位寄存器是在数码寄存器的基础上发展起来的，它除了具有存放数码的功能外，还具有数码移位的功能。所谓移位，就是每当来一个移位时钟脉冲，触发器的状态便向右或向左移一位，即寄存的数码可以在移位脉冲的控制下依次进行移位。移位寄存器根据它的逻辑功能可分为单向（左移或右移）移位寄存器和双向移位寄存器两类。

以74LS194 作为集成双向移位寄存器的典型例子，简介其功能和基本应用。图10.31（a）和（b）分别是它的逻辑符号和逻辑图，它由4 个上升沿触发的D 触发器和一些起控制作用的门电路组成，其功能如表10.17 所示。

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图10.31　4 位双向移位寄存器集成电路74LS194

表10.17　74LS194 的功能表

如图10.32 所示为由双向移位寄存器74LS194 构成的顺序脉冲发生器，当启动信号输入负脉冲时，使G2 输出为1，M1=M0=1，寄存器执行并行输入功能，Q0Q1Q2Q3=D0D1D2D3=0111。启动信号消除后，寄存器输出端Q0=0，使G1 输出为1，G2 输出为0，M1M0=01，开始执行右移功能。在移位过程中，因为G1 输入端总有一个为0，所以能保证G1 输出为1，G2 输出为0，维持M1M0=01，向右移移位不断进行下去，移位情况如图10.33 所示。

图10.32　顺序脉冲发生器

图10.33　时序图