1位二进制:触发器、锁存器
8位/16位二进制:寄存器

3.2.1 数码寄存器(Register)

74LS373引脚图
74LS373引脚图
8个D锁存器构成的寄存器
8个D锁存器构成的寄存器
8个D寄存器构成的触发器
8个D寄存器构成的触发器
这里的输出是三态门,通过1号引脚进行控制
数码寄存器74LS373和74LS374是常用的8位D型锁存器/触发器:
  • 74LS373:电平敏感的8位D型锁存器
    • 当LE(锁存允许)为高电平时,数据从D输入传输到Q输出
    • 当LE变为低电平时,输出保持当前状态
  • 74LS374:边沿触发的8位D型触发器
    • 在时钟脉冲的上升沿,数据从D输入传输到Q输出
    • 其他时刻输出保持不变
两者共同特点:
  • 都有三态输出控制端OE(输出使能),低电平有效
  • 都可以存储8位二进制数据
  • 常用于数据锁存和总线驱动
主要区别在于374是边沿触发,373是电平触发,这会影响它们在实际电路中的应用场合选择。
 

3.2.2 集成移位寄存器

移位寄存器除了能寄存二进制信息之外,还能对存入的信息在时钟脉冲的作用下进行移位操作

单向移位寄存器

四位右向移位寄存器
四位右向移位寄存器
单向移位寄存器是最基本的移位寄存器类型,它只能向一个方向(通常是向右)移位。工作过程如下:
  • 在时钟脉冲的控制下,数据按固定方向逐位移动
  • 每个时钟周期,所有位的数据同时向指定方向移动一位
  • 移出的数据从最后一位输出,新数据从第一位输入
主要特点:
  • 结构简单,控制方便
  • 移位方向固定,功能单一
  • 常用于串行数据的传输和暂存
可以通过级联多个单向移位寄存器来扩展位数,实现更长的数据存储和移位功能。

双向移位寄存器

在控制信号的控制下,信息可以从右向或从左向存入并实现移位操作
notion image
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CR:清零
CP:clock pulse;理解这个异步保持,也就是CP=0,电路其实没有工作,是一种被动的、异步的保持,和下面的同步保持进行区分
D:控制左移、右移时是补0还是补1
通过S₂S₁实现四选一的地址控制:
  • S₂S₁=00:保持状态
  • S₂S₁=01:右移
  • S₂S₁=10:左移
  • S₂S₁=11:并行存数
D端函数的逻辑表达式如下:
要能够理解这个式子,通过阅读这个表达式还原双向移位寄存器的功能的定性描述

移位寄存器的应用举例

数字延迟线

notion image
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简单来说,一个时钟脉冲只右移1位;从而可以达到延迟输出的功能;并且这个延迟的时间是可以控制的

产生序列脉冲

notion image
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构成乘法器电路

 
 

构成除法器

思路:不断做减法,并且把减的次数记下来
 
 

移位寄存器型计数器

notion image
环形计数器也叫做循环计数器,其基本原理是:将移位寄存器的串行输出端接到串行输入端,从而使移位寄存器对二进制数进行循环移位。
以CD40194构成4位环形计数器为例:
  • 初始化时,通过并行输入将1000存入寄存器
  • 在时钟脉冲的驱动下,数据向右移位,形成1000→0100→0010→0001的循环
  • 通过设置S₂S₁=01实现右移操作
这种计数器的特点是:
  • 计数模式固定,由初始装入的数据决定
  • 可以产生规律的脉冲序列
  • 常用于数字系统的定时控制和序列控制
需要注意的是,环形计数器的计数进制取决于移位寄存器的位数,4位移位寄存器最多可以实现4进制计数
 
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