移位寄存器是暂时存放数据的部件，同时它还具有移位功能。
一、特点和分类
从逻辑结构上看，移位寄存器有以下两个显著特征：(1)移位寄存器是由相同的寄存单元所组成。一般说来，寄存单元的个数就是移位寄存器的位数。为了完成不同的移位功能，每个寄存单元的输出与其相邻的下一个寄存单元的输入之间的连接方式也不同。(2)所有寄存单元共用一个时钟。在公共时钟的作用下，各个寄存单元的工作是同步的。每输入一个时钟脉冲，寄存器的数据就顺序向左或向右移动一位。通常可按数据传输方式的不同对CMOS移位寄存器进行分类。移位寄存器的数据输入方式有串行输入和并行输入之分。串行输入就是在时钟脉冲作用下，把要输入的数据从一个输入端依次一位一位地送入寄存器；并行输入就是把输入的数据从几个输入端同时送入寄存器。
在CMOS移位寄存器中，有的品种只具有串行或并行中的一种输入方式，但也有些品种同时兼有串行和并行两种输入方式。串行输入的数据加到第一个寄存单元的D端，在时钟脉冲的作用下输入，数据传送速度较慢；并行输入的数据一般由寄存单元的R、S端送入，传送速度较快。移位寄存器的移位方向有右移和左移之分。右移是指数据由左边最低位输入，依次由右边的最高位输出；左移时，右边的第一位为最低位，最左边的则为最高位，数据由低位的右边输入，由高位的左边输出。
移位寄存器的输出也有串行和并行之分。串行输出就是在时钟脉冲作用下，寄存器最后一位输出端依次一位一位地输出寄存器的数据；并行输出则是寄存器的每个寄存单元均有输出。CMOS移位寄存器有些品种只有一种输出方式，但也有些品种兼具两种输出方式。实际上，并行输出方式也必然具有串行输出功能。
表1
按数据传
输方式分 | 串入串出移位寄存器，如CD4006
串入并出/串出移位寄存器，如CD4015
串入/并入串出移位寄存器，如CD4014、CD4021
并入/串入并出/串出移位寄存器，如CD4035、CD40195
并入/串入并出/串出(左移、右移)移位寄存器，如CD4034、CD40194 | | 按位数分 | 4位移位寄存器 CD4015、CD4035、CD40194、CD40195
8位移位寄存器 CD4014、CD4021、CD4034
18位移位寄存器 CD4006 |
表1是CMOS移位寄存器的分类。
二、常用CMOS移位寄存器简介
1. 串入－串出移位寄存器
CD4006图1是18位移位寄存器CD4006的逻辑框图和引脚功能图。由图可见，CD4006由四组移位寄存器组成，其中的两组为4位，每组有一输出端，由最高位引出。另外两组为5位，每组有两个输出端，分别在最高位和次高位引出。四组移位寄存器具有公共的时钟输入端，每组都有一个数据输入端。
表2是CD4006的真值表。由此表可知，在CD4006中数据是在时钟脉冲CP的下降沿作用下传输的。如果将每组的输入和输出进行适当的连接，就可在4、5、8、9、10、12、13、14、17和18位上得到输出。如果需要更长的移位位数，则可将CD4006进行多位级联。
2. 串入－并出移位寄存器
CD4015图2是CD4015的逻辑图和引脚功能图。CD4015是由两组独立的4位串入－并出移位寄存器组成。每组寄存器都有一个CP输入端、一个清零端Cr和一个串行数据输入端DS。每位寄存单元都有输出端引出，因而即可作串行输出，又可实现并行输出。加在DS端上的数据在时钟脉冲上升沿的作用下向右移位。当在Cr端加高电平时，寄存器的输出被全部清零。
表3是CD4015的真值表。
图3示出数据在CD4015中的移位过程。由图3可以看出，CD4015的初始状态为“0101”，要串行输入4位数据，就要给CP端加4个脉冲。通过信息在CD4015中的流动过程，我们可知CD4015具有下述功能：(1)从串行输入到串行输出，数据延迟了4个时钟周期。因此，CD4015可用作延迟电路。(2)串行数据经过CD4015以后，转换成了并行数据，可由Q0～Q3端并行输出。(3)可作为数据寄存器使用。
3. 串入/并入－串出移位寄存器
CD4014、CD4021CD4014是8位移位寄存器。图4是其逻辑图和引脚功能图。CD4014有一公共的时钟输入端CP、一个并入/串入控制端P/S、一个串行数据输入端DS和8个并行数据输入端P1～P8、另外还有3个输出端Q6、Q7、Q8。
表3
| CP | DS | Cr | Q0 | Q1 | Q2 | Q3 |  | | 1 | | 0 | 0 | 0 |  | | 0 | 保持 |  | 0 | 0 | 0 | Q0n | Q1n | Q2n | | 1 | 0 | 1 | Q0n | Q1n | Q2n |
表4
| CP | P/S | DS | P1 | Pn | Q1 | Qn | | 1 | | 0 | 0 | 0 | 0 | | 1 | | 1 | 0 | 1 | 0 | | 1 | | 0 | 1 | 0 | 1 | | 1 | | 1 | 1 | 1 | 1 | | 0 | 0 | | | 0 | Qn-1 |  | 0 | 1 | | | 1 | Qn-1 | | | | | | Q1 | Qn |
表5
| CP | P/S | DS | P1 | Pn | Q1 | Qn | | 1 | | 0 | 0 | 0 | 0 | | 1 | | 0 | 1 | 0 | 1 | | 1 | | 1 | 0 | 1 | 0 | | 1 | | 1 | 1 | 1 | 1 | | 0 | 0 | | | 0 | Qn-1 | | 0 | 1 | | | 1 | Qn-1 | | 0 | | | | Q1 | Qn |
表4是CD4014的真值表。并行或串行输入数据，是在P/S端控制下，随时钟的上升沿同步地输入寄存器。当P/S为“0”时，串行输入数据随时钟的上升沿同步地送入寄存器中；当P/S为“1”时，加在并行输入P1～P3的数据与时钟的上升沿同步地送入寄存器。CD4014可以很方便地扩展位数，因此使用N个CD4014，就可将寄存器位数扩展为8×N位。
CD4021也是8位移位寄存器。它的主要特点是：同步串入、异步并入。它与CD4014有相似的结构，引脚配置也相同，见图5。表5是CD4021的真值表。由此表可见，如果要串行输入数据，则应在P/S为“0”时，在与时钟上升沿同步的条件下方能实现。如果要由P1～P8端并行输入数据，则只要使P/S端为“1”即可。其它种类的移位寄存器因限于篇幅略去不讲。移位寄存器的应用主要是串行、并行数据转换、码制变换、产生伪随机脉冲序列等。 |
发表于 2010-6-22 14:33:14
