移位寄存器的原理是什么_移位寄存器的原理

随着科技的发展，科技产品越来越多。很多出现在我们的生活中，只是我们不知道。有没有这样的体验，有一天你不小心摔坏了你的高端产品，在不知道功能和名称的情况下出现了很多机械小零件？有时候你甚至都不在乎。边肖，你知道移位寄存器吗？

移位寄存器的原理移位寄存器不仅可以寄存数据，还可以在最低时钟信号下使其中的数据依次左移或右移。

四移位寄存器原理：F0，F1、F2、F3是四个边沿触发的触发器D，每个触发器的输出Q接右触发器的输入D。因为从时钟信号CP的上升沿到输出端新状态的稳定建立有一个延迟时间，所以当时钟信号同时施加到四个触发器时，每个触发器接收左触发器中的原始数据(F0接收的输入数据D1)。寄存器中的数据顺序右移一位。

根据不同的分类方法，移位寄存器可以分为不同的类型。移位寄存器如果按移位方向分类，可分为左移寄存器、移位寄存器和双向移位寄存器。按工作方式可分为串行/串行移位寄存器、串行/并行移位寄存器和合并/串行移位寄存器。

移位寄存器可以将存储的数据逐位向左或向右移位，从而在计算机运行过程中实现所需的功能。请看图。

启动时，clear引脚上增加一个clear脉冲，将触发输出设为0。然后，第一数据D0被施加到触发器1的串行输入端，并且在第一CLK脉冲的上升沿，Q0=Q0，Q1=Q2。Q3=Q0 .此后，第二数据D1被施加到串行输入端。当第二个CLK脉冲到达时，Q0=Q1，Q1=Q0，Q2=Q3=0。以此类推，当第四个CLK到达时，输出端分别为Q0=Q3，Q1=Q2，Q2=Q1，Q3=Q0。输出数据可以串行形式或并行开放模式取出。

移位寄存器的工作原理是什么？移位寄存器可以通过串联几个触发器来形成。由4个边沿D触发器组成的4位移位寄存器的逻辑电路如图8.8.1所示。数据从串行输入端子D1输入。左侧触发器的输出用作右侧触发器的数据输入。假设移位寄存器的初始状态是0000，数字码D3D2D1D0(1101)从高位(D3)到低位发送到D1端，在第一个时钟脉冲之后，Q0=D3。由于数字D3后面的数字是D2，在第二个时钟脉冲之后，触发器FF0的状态移入触发器FF1，并且FF0变成新的状态，即Q1=D3，Q0=D2。以此类推，可以获得4位右移位寄存器的状态，如表8.8.1所示。

从表中可以看出，输入数字从低触发器到高触发器依次移动，并向右移动。在四个时钟脉冲之后，四个触发器Q3Q2Q1Q0的输出状态对应于输入数字D3D2D1D0。为了加深理解，在图8.8.2中画出了数1101(相当于D3=1，D2=1，D1=0，D0=1)在寄存器中移位后的波形。在四个时钟脉冲之后，数字1101出现在寄存器的输出端Q3Q2Q1Q0。这样，串行输入(从D1端子输入)可以转换为并行输出(从Q3、 Q2、 Q1、 Q0端子输出)。这种转换方法特别适用于将接收到的串行输入信号转换成并行输出信号，便于打印或计算机处理。

在图8.8.3中，还画出了第5到第8个时钟脉冲作用下寄存器中输入数移位的波形(如图8.8.2所示)。从图中可以看出，在第八个时钟脉冲之后，所有的数字已经从Q3移出寄存器。这表明存储在该寄存器中的数字也可以从Q端串行输出。根据需要，可以用更多的触发器构成多移位寄存器。

除了edge D触发器，其他类型的触发器也可以用来构成移位寄存器，例如主从JK触发器用来构成移位寄存器，其级间连接方式如图8.8.3所示。根据JK触发器的特性方程，如图8.8.3所示：

FF2和FF3的连接完全类似于FF1，所以每个JK触发器都作为D触发器工作，图8.8.3和图8.8.1所示的电路功能相同。

双向移位寄存器：

如果把图8.8.1所示电路中触发器的连接顺序反过来，把右触发器的输出作为左相邻触发器的数据输入，就可以构成左移位寄存器。如果加上一些控制门，就可以构成一个双向移位寄存器，可以右移(从低位到高位)和左移(从高位到低位)。图8.8.4是双向移位寄存器的一种方案，它由边沿D触发器组成。每个触发器的数据输入端D连接到由或非门组成的转换控制门，移位方向取决于移位控制端s的状态。

当S=1，D0=DSR，D1=Q0，即FF0的D0端接DSR，FF1的D1端接Q0。在时钟CP的作用下，从DSR端子输入的数据将向右移位。另一方面，当S=0，D0=Q1，D1=Q2时，在时钟脉冲CP的作用下，Q2、 Q1的状态会向左移动。类似地，可以分析其他两位触发器之间的移位。因此，图8.8.4所示的寄存器可以双向移位。当S=1时，数据向右移位；当S=0时，数据向左移位。可实现串行输入——、串行输出(DOR或DOL输出)、串行输入-并行输出(Q3 ~ Q0输出)。

有时要求数据在移位过程中不丢失，并保留在寄存器中。只需将移位寄存器最高有效位的输出连接到最低有效位的输入，或将最低有效位的输出连接到最高有效位的输入。这种移位寄存器叫循环移位寄存器，也可以当计数器用，叫循环计数器。

移位寄存器的工作原理移位寄存器不仅可以寄存数字，还具有移位功能。移位是数字系统和计算机技术中一个非常重要的函数。比如二进制数0101乘以2的运算，可以通过将0101左移一位来实现；除以2的运算可以通过右移一位来实现。

移位寄存器有很多种，包括左移位寄存器、右移位寄存器、双向移位寄存器和循环移位寄存器。

图9-14显示了一个由四个触发器组成的四位移位寄存器。该数字从第一个触发器的端子串行输入，每个触发器在使用前使用清除。现在把数字1101从高到低依次送到终端。

图9-14由触发器组成的四位左移位寄存器

表9-6四位左移位寄存器状态表

第一个CP之后，=d3=1，其他触发器的输出状态仍然是0，即=000，d3=0001。在第二个CP之后，=d2=1，=d3=1并且==0。经过四个CP脉冲后，=d3d2d1d0=1101，存储结束。每个输出端子的状态如表9-6所示。如果连续发送四个移位脉冲，寄存的四位数字码1101可以从终端逐位输出，这种存取方式是串行输出方式。直接数据检索是并行输出模式。