移位寄存器概要

　　在數字電路中，移位寄存器（英語：shiftregister）是一種在若干相同時間脈沖下工作的以觸發器為基礎的器件，數據以并行或串行的方式輸入到該器件中，然后每個時間脈沖依次向左或右移動一個比特，在輸出端進行輸出。這種移位寄存器是一維的，事實上還有多維的移位寄存器，即輸入、輸出的數據本身就是一些列位。實現這種多維移位寄存器的方法可以是將幾個具有相同位數的移位寄存器并聯起來。

　　移位寄存器原理

　　移位寄存器不僅能寄存數據，而且能在時鐘信號的作用下使其中的數據依次左移或右移。

　　四位移位寄存器的原理圖如圖所示。F0、F1、F2、F3是四個邊沿觸發的D觸發器，每個觸發器的輸出端Q接到右邊一個觸發器的輸入端D。因為從時鐘信號CP的上升沿加到觸發器上開始到輸出端新狀態穩定地建立起來有一段延遲時間，所以當時鐘信號同時加到四個觸發器上時，每個觸發器接收的都是左邊一個觸發器中原來的數據（F0接收的輸入數據D1）。寄存器中的數據依次右移一位。

　　移位寄存器特點

　　移位寄存器可以用來寄存代碼，還可以用來實現數據的串行—并行轉換、數值的運算以及數據的處理等。

　　移位寄存器分類

　　根據移位方向，常把它分成左移寄存器、右移寄存器和雙向移位寄存器三種。根據移位數據的輸入－輸出方式，又可將它分為串行輸入－串行輸出、串行輸入－并行輸出、并行輸入－串行輸出和并行輸入－并行輸出四種電路結構。

　　此外，有些移位寄存器還具有預置數功能，可以把數據并行地置入寄存器中。

　　利用移位寄存器能進行數據運算、數據處理，實現數據的串行—并行互相轉換，還可接成各種移位寄存器式計數器，如環形計數器、扭環形計數器等。

　　移位寄存器作用

　　移位寄存器是一種存儲器，存在里邊的數據可以從低位向高位移動或從高位向低位移動。例如一個8位的移位寄存器，存在其中的數據為11001010，如果向左（高位）移動一次，就變成1001010X，原來的最高位的1移出，最低位的X可以是新移入的數據，也可以是0（不同型號的移位寄存器對此有不同的規定）。

　　移位寄存器應用

　　移位寄存器應用很廣，可構成移位寄存器型計數器；順序脈沖發生器；串行累加器；可用作數據轉換，即把串行數據轉換為并行數據，或把并行數據轉換為串行數據等。本實驗研究移位寄存器用作環形計數器和數據的串、并行轉換。本實驗研究移位寄存器用作環形計數器和數據的串、并行轉換。

　　（1）環形計數器

　　把移位寄存器的輸出反饋到它的串行輸入端，就可以進行循環移位，如圖7－2所示，把輸出端Q3和右移串行輸入端SR相連接，設初始狀態Q0Q1Q2Q3＝1000，則在時鐘脈沖作用下Q0Q1Q2Q3將依次變為0100→0010→0001→1000→??，如表7－2所示，可見它是一個具有四個有效狀態的計數器，這種類型的計數器通常稱為環形計數器。圖7－2電路可以由各個輸出端輸出在時間上有先后順序的脈沖，因此也可作為順序脈沖發生器。

　　如果將輸出QO與左移串行輸入端SL相連接，即可達左移循環移位。

　　（2）實現數據串、并行轉換

　　①串行/并行轉換器

　　串行/并行轉換是指串行輸入的數碼，經轉換電路之后變換成并行輸出。圖7－3是用二片CC40194（74LS194）四位雙向移位寄存器組成的七位串/并行數據轉換電路。

　　圖7－3 七位串行/并行轉換器

　　電路中S0端接高電平1，S1受Q7控制，二片寄存器連接成串行輸入右移工作模式。Q7是轉換結束標志。當Q7＝1時，S1為0，使之成為S1S0＝01的串入右移工作方式，當Q7＝0時，S1＝1，有S1S0＝10，則串行送數結束，標志著串行輸入的數據已轉換成并行輸出了。