Различити типови смена регистара и њихове примене са примерима

Шта је Схифт Регистер:

Схифт регистри су секвенцијални логички склопови, способни за складиштење и пренос података. Чине их флип флопови који су повезани на такав начин да излаз једног флип флопа може послужити као улаз другог флип флопа, у зависности од врсте регистара смене које се креирају.

Шифт регистри су у основи врста регистра који имају могућност преноса („померања“) података. Регистри су генерички уређаји за складиштење који се креирају повезивањем одређеног броја јапанки у серију, а количина података (број битова) које регистар може сачувати увек је пропорционална броју флип флопова, јер је сваки флип флоп флоп може истовремено да складишти само један бит. Када су флип-флопи у регистру повезани на такав начин да излаз једног флип-флопа постане улаз другог, ствара се схифт схифт.

Јапанке су уређаји са операцијом сличном операцији засуна. Може се назвати бистабилним вибратором који се може кретати између два стања (0 или 1) и способан је за чување података у битовима. Нови подаци се читају у флип флоп са сваким циклусом такта и претходним подацима који се шаљу на излазу.

Смена регистара Од којих јапанки се састоји?

Ово, међутим, зависи од врсте јапанке, јер се однос улазних, излазних и тактних циклуса између јапанки разликује. Постоје различите врсте јапанки, али најчешће коришћене у стварању регистара смене су Д (Делаи) - јапанке.

За рад Д јапанки, што их чини толико пожељним за регистре смена, Кад год дође до промене сата Д јапанке (било да се диже или пада, у зависности од спецификација јапанке). Подаци на излазу „К“ постају исти подаци као и подаци на улазу „Д“. Излаз „К“ флип флопа остаће на тој вредности до следећег циклуса такта, где ће се затим поново променити у вредност (висока или ниска, 1 или 0) на улазу.

Сада када знамо шта су Сифт регистри, наставићемо да дубље залазимо у врсте флип-флопа и њихове примене. Али пре тога, да бисмо добили практичнију изложеност коришћењу регистара смене, погледајмо популарни регистар смене 74ХЦ595 који смо користили са различитим микроконтролерима за повезивање приказа или низа ЛЕД диода.

• Промени регистар са 74ХЦ595 са Ардуином за контролу секвенце ЛЕД-а
• Пребаците регистар са ЕСП32 на интерфејс 7-сегментног приказа
• Промени регистрацију помоћу Распберри Пи за контролу више ЛЕД диода
• Схифт Регистер са ПИЦ за контролу секвенце ЛЕД-а

Врсте регистара у дигиталној електроници

Регистри смена су категорисани у типове углавном према начину рада, било серијском или паралелном.

Постоји шест (6) основних типова регистара смена који су наведени у наставку, мада се неки од њих могу даље поделити на основу смера тока података или померање удесно или померање улево.

1. Серијски улаз - серијски излазни регистар померања (СИСО)

2. Серијски улаз - Регистар паралелног померања (СИПО)

3. Паралелни улаз - Паралелни излазни регистар померања (ПИПО)

4. Паралелни улаз - серијски излазни регистар померања (ПИСО)

5. Двосмерни регистри смена

6. Бројачи

1. Сериал ин - серијски излазни Схифт регистри

Серијски улаз - серијски излазни регистри смена су регистри смењивања који серијски струје податке (један бит по такту) и истодобно избацују податке, један за другим.

Једноставни серијски улазни - серијски излазни 4-битни помакни регистар приказан је горе, регистар се састоји од 4 флип флопа и рашчлањивање начина на који је објашњено у наставку;

Приликом покретања, регистар померања се прво брише, присиљавајући излазе свих јапанки на нулу, а улазни подаци се затим серијски примењују на улаз, један по један бит.

Постоје два основна начина пребацивања података кроз СИСО регистар смена;

1. Читање без разарања
2. Деструктивно очитавање

• Неразорно очитавање

Регистри померања без деструктивног очитавања увек имају режим рада за читање / писање са додатом линијом која омогућава пребацивање између режима рада за читање и писање.

Када је уређај у оперативном режиму „писање“, регистар померања помера сваки податак по један бит понашајући се потпуно као верзија деструктивног очитавања и подаци се тиме губе, али када се оперативни режим пребаци на „читање“, подаци се који су померени на улазу враћају се у систем и служе као улаз у регистар померања. Ово помаже да подаци буду дужи (све док остају у режиму читања)

• Деструктивно очитавање

За деструктивна очитавања, подаци се потпуно губе јер флип флоп само пребацује информације. Под претпоставком да је реч о 4-битном регистру померања горе, желимо да пошаљемо реч „1101“. Након брисања регистра смене, излаз свих флип флопова постаје 0, тако да током првог циклуса такта док серијски примењујемо ове податке (1101), излази флип флопа изгледају као у доњој табели.

Први циклус такта:

ФФ0	ФФ1	ФФ2	ФФ3
1	0	0	0

Други такт циклуса:

ФФ0	ФФ1	ФФ2	ФФ3
0	1	0	0

Трећи циклус сата:

ФФ0	ФФ1	ФФ2	ФФ3
1	0	1	0

Четврти циклус сата:

ФФ0	ФФ1	ФФ2	ФФ3
1	1	0	1

2. Серијски улаз - паралелни излазни регистар померања

Други тип регистара смене који ћемо размотрити је серијски улазни паралелни регистар смене познат и као СИПО регистар смене. Ове врсте регистара померања користе се за претварање података из серијског у паралелни. Подаци долазе један за другим по циклусу такта и могу се померити и заменити или очитати на сваком излазу. То значи да када се подаци читају, сваки прочитани бит постаје истовремено доступан на њиховој излазној линији (К0 - К3 за 4-битни регистар померања приказан доле).

4-битни серијски улаз - паралелни излазни регистар померања приказан је на слици испод.

Табела која приказује како се подаци премештају из серијског у - паралелни излазни 4-битни регистар померања је приказана у наставку, са подацима као 1001.

Јасно	ФФ0	ФФ1	ФФ2	ФФ3
1001	0	0	0	0
	1	0	0	0
	0	1	0	0
	0	0	1	0
	1	0	0	1

Добар пример серијског улазно паралелног излазног регистра је сменски регистар 74ХЦ164, који је 8-битни сменски регистар.

Уређај има два серијска улаза података (ДСА и ДСБ), осам паралелних излаза података (К0 до К7). Подаци се уносе серијски преко ДСА или ДСБ и било који улаз се може користити као активна ВИСОКА могућност за унос података преко другог улаза. Подаци се померају на прелазима НИЗКО-ВИСОКО на улазу такта (ЦП). ЛОВ на улазу за главно ресетовање (МР) брише регистар и форсира све излазе ЛОВ, независно од осталих улаза. Улази укључују стезне диоде. Ово омогућава употребу отпорника за ограничавање струје за повезивање улаза на напоне веће од ВЦЦ.

3. Паралелни улаз - серијски излазни смена регистра

У регистру померања паралелни улаз - серијски излаз, подаци се испоручују паралелно, на пример, узмите у обзир 4-битни регистар приказан у наставку.

Овај регистар се може користити за чување и померање 4-битне речи, са управљачким улазом за уписивање / померање (ВС) који контролише начин рада регистра смене. Када је ВС контролна линија ниска (режим записивања), подаци се могу уписати и уврстити преко Д0 до Д3. Да би се серијски пребацили подаци, ВС контролна линија се доводи ХИГХ (режим померања), регистар затим пребацује податке на улаз сата. Паралела у серијском нашем Схифт регистру назива се и ПИСО Схифт регистар.

Добар пример паралелног ин - серијског излазног регистра смене је 74ХЦ165 8-битни Схифт регистар, мада се њиме може управљати и као серијски улазни - серијски оут схифт регистар.

Уређај садржи серијски улаз података (ДС), осам паралелних улаза података (Д0 до Д7) и два комплементарна серијска излаза (К7 и К7 '). Када је паралелни улаз оптерећења (ПЛ) ЛОВ, подаци од Д0 до Д7 се асинхроно учитавају у регистар померања. Када је ПЛ ВИСОК, подаци серијски улазе у регистар на ДС. Када је улаз за омогућавање сата (ЦЕ) ЛОВ, подаци се пребацују на прелазе ЛОВ-то-ХИГХ на ЦП улазу. ХИГХ на ЦЕ ће онемогућити ЦП улаз. Улази толерантни на пренапонски напон од 15 В. То омогућава уређају да се користи у апликацијама за померање нивоа ВИСОКО-НИСКО.

Функционални дијаграм регистра смена приказан је испод;

Временски дијаграм за систем је приказан на доњој слици;

4. Паралелни улаз - паралелни излазни регистар померања

За паралелни паралелни излазни регистар померања, излазни подаци преко паралелних излаза појављују се истовремено док се улазни подаци уносе. Ова врста регистра смене такође се назива и ПИПО Схифт регистар.

Улазни подаци на сваком од улазних пинова од Д0 до Д3 читају се истовремено када је уређај тактиран, а истовремено се подаци очитани са сваког улаза одају на одговарајућем излазу (из К0 до К3).

74ХЦ195 помак регистар је вишенаменски помак регистар који је способан да ради у већини режима описаних свих врста смо разговарали до сада, посебно као паралела у - паралелно од схифт регистар.

5. Двосмерни регистри смена

Схифт регистри могу вршити десни или лијеви помак података, или обоје, у зависности од врсте смјенског регистра и њихове конфигурације. У операцијама десне смене, бинарни подаци се деле са два. Ако је ова операција обрнута, бинарни подаци се множе са два. Уз одговарајућу примену комбинационе логике, серијски регистар померања може се конфигурисати за обављање обе операције.

Размотрите 4-битни регистар на слици испод. Неколико НАНД капија је конфигурисано као ИЛИ капија и користе се за контролу смера померања, било десно или лево.

Контролна линија лево / писано користи се за одређивање смера у ком се подаци померају, било десно или лево.

Добар пример је регистар двосмерног померања 74ХЦ194. Регистар може радити у свим режимима и варијацијама серијског и паралелног улаза или излаза. Функционални дијаграм 74ХЦ194 који истиче контролну линију, сат, улазне и излазне пинове приказан је испод.

Временски дијаграм уређаја је такође приказан у наставку. Боље ће вам помоћи да разумете како контролна линија контролише радње регистра.

6. Бројачи

Бројачи, који се понекад називају ротирајућим регистром померања, у основи су регистри смењивања чији се излази враћају назад у уређај као улази на такав начин да ствара одређени образац. Овакве врсте регистара називају се бројачима због обрасца и редоследа који показују. Најпопуларнији тип бројача регистара смене су бројачи прстена.

Ринг Цоунтер

Бројачи прстенова су у основи врста бројача код којих се излаз најзначајнијег бита враћа назад као улаз у најмање значајни бит. 4-битни бројач прстена приказан је на доњем дијаграму помоћу Д јапанки.

Када се примени импулс сата, излаз сваке фазе се помера на следећи, а циклус наставља. Када је Цлеар јасно постављен, сви јапанке осим првог (који се постави на 1) ресетују се на нулу.

Примене Схифт регистара

Шифт регистри се користе у великом броју апликација од којих су неке;

1. Паралелно са серијском конверзијом, где се користе за смањење броја жица или линија потребних за комуникацију између два уређаја, јер серијска комуникација обично захтева само две жице у поређењу са паралелном, што зависи од броја битова који се шаљу.

2. ИО проширење за микроконтролере. У савременој електроници, ИО пинови микроконтролера називају се некретнинама и потребно је што је више могуће за одређену примену, попут укључивања 100 лед диода или очитавања 100 трсних прекидача са нечим попут Ардуина или Атмег328п микроконтролера. На пример, доњи дијаграм кола илуструје како се серијски према паралелном регистру померања може користити за управљање 8 ЛЕД диода, користећи само три ИО пина микроконтролера.

3. Користе се у државним регистрима који се користе у секвенцијалним уређајима. Као машина са коначном меморијом, следеће стање уређаја се увек одређује померањем и уметањем нових података у претходни положај.

4. Још једна главна примена налази се у Временским кашњењима. Регистри смена се користе за временско кашњење у уређајима, при чему време подешава сат, или се повећава каскадним регистрима смена или смањује узимањем излаза из доњег значајног бита.

Временско кашњење се обично израчунава помоћу формуле;

т = Н * (1 / фц)

Н је број степена флип флопа на којем се узима излаз, Фц је фреквенција такта и т која је вредност која се одређује количина времена за које ће излаз бити одложен.

Када одабирете регистар смене за одређени задатак због широког опсега и унесите његово важно да бисте изабрали онај који одговара вашој одређеној потреби, узимајући у обзир ствари као што су начин рада, величина бита (број јапанки), десно или лево или двосмерни итд.

Неки од најпопуларнијих регистара смене су;

1. 74ХЦ 194 4-битни двосмерни универзални смена регистар
2. 74ХЦ 198 8-битни двосмерни универзални смена регистар
3. 74ХЦ595 Серијски-у-паралелни-излазни регистар померања
4. 74ХЦ165 Паралелни-у-серијски-излазни регистар померања
5. ИЦ 74291 4-битни универзални регистар померања, бинарни бројач горе / доле, синхрони.
6. ИЦ 74395 4-битни универзални помицни регистар са излазима са три стања.
7. ИЦ 74498 8-битни двосмерни помакни регистар са паралелним улазима и излазима са три стања.
8. ИЦ 74671 4-битни двосмерни регистар померања.
9. ИЦ 74673 16-битни серијски улазни серијски излазни смена регистара са излазним регистрима за складиштење.
10. ИЦ 74674 16-битни паралелни улазни серијски излазни регистар померања са излазима са три стања.

Постоји још неколико њих, само морате пронаћи која најбоље одговара вашој апликацији.

Хвала на читању, до следећег пута.