隨著科技的發(fā)展現(xiàn)在的科技產物越來越多。很多出現(xiàn)在我們生活中，而我們卻不知道，有沒有這樣一種經歷就是有一天你不小心把自己的高端產品摔壞了，出現(xiàn)很多很小的機械零件卻不知道它的功能和名稱呢？有的時候你甚至不在意這個。現(xiàn)在小編大家知道移位寄存器嗎？

移位寄存器的原理

移位寄存器不僅能寄存數(shù)據，而且在時鐘信號的最用下使它其中的數(shù)據依次左移或者右移。

四位移位寄存器的原理：F0、F1、F2、F3是四個邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器D，每一個觸發(fā)器的輸出端Q接到右邊一個觸發(fā)器的輸入端D。因為從時鐘的信號CP的上升沿加到觸發(fā)器上開始到輸出端新狀態(tài)穩(wěn)定地建立起來有一段延遲的時間，所以當時鐘信號同時加到四個觸發(fā)器上的時候，每個觸發(fā)器接受的都是左邊一個觸發(fā)器中原來的而數(shù)據（F0接收的輸入數(shù)據D1）。寄存器中的數(shù)據依次右移一位。

移位寄存器按照不同的分類方法可以分為不同的類型。 如果按照移位寄存器的移位方向來進行分類， 可以分為左移移位寄存器、移位寄存器和雙向移位寄存器等；如果按照工作方式來分類，可以分為串入/串出移位寄存器、串入/并出移位寄存器和并入/串出移位寄存器等。

移位寄存器能將所儲存的數(shù)據逐位向左或向右移動，以達到計算機運行過程中所需的功能，請看圖

啟動時，先在清零端加清零脈沖，使觸發(fā)器輸出置0。然后，第一個數(shù)據D0加到觸發(fā)器1的串行輸入端，在第一個CLK脈沖的上升沿Q0=Q0，Q1=Q2。Q3=Q0。其后，第二個數(shù)據D1加到串行輸入端，在第二個CLK脈沖到達時，Q0=Q1，Q1=Q0，Q2=Q3=0。以此類推，當?shù)谒膫€CLK來到之后，各輸出端分別是Q0=Q3，Q1=Q2，Q2=Q1，Q3=Q0。輸出數(shù)據可用串行的形式取出，也可用并行開式取出。

移位寄存器的工作原理是什么？

把若干個觸發(fā)器串接起來，就可以構成一個移位寄存器。由4個邊沿D 觸發(fā)器構成的4位移位寄存器邏輯電路如圖8.8.1所示。數(shù)據從串行輸入端D1輸入。左邊觸發(fā)器的輸出作為右鄰觸發(fā)器的數(shù)據輸入。假設移位寄存器的初始狀態(tài)為0000，現(xiàn)將數(shù)碼D3D2D1D0（1101）從高位（D3）至低位依次送到D1端，經過第一個時鐘脈沖后，Q0＝D3。由于跟隨數(shù)碼D3后面的數(shù)碼是D2，則經過第二個時鐘脈沖后，觸發(fā)器FF0的狀態(tài)移入觸發(fā)器FF1，而FF0變?yōu)樾碌臓顟B(tài)，即Q1＝D3，Q0＝D2。依此類推，可得4位右向移位寄存器的狀態(tài)， 如表8.8.1所示。

由表可知，輸入數(shù)碼依次地由低位觸發(fā)器移到高位觸發(fā)器，作右向移動。經過4個時鐘脈沖后，4個觸發(fā)器的輸出狀態(tài)Q3Q2Q1Q0與輸入數(shù)碼D3D2D1D0相對應。為了加深理解，在圖8.8.2中畫出了數(shù)碼1101（相當于D3＝1，D2＝1，D1＝0 ，D0＝1）在寄存器中移位的波形，經過了4個時鐘脈沖后，1101出現(xiàn)在寄存器的輸出端Q3Q2Q1Q0。這樣，就可將串行輸入（從D1端輸入）的數(shù)碼轉換為并行輸出（從Q3、Q2、Q1、Q0端輸出）的數(shù)碼。這種轉換方式特別適用于將接收到的串行輸入信號轉換為并行輸出信號，以便于打印或由計算機處理。

在圖8.8.3中還畫出了第5到第8個時鐘脈沖作用下，輸入數(shù)碼在寄存器中移位的波形（如圖8.8.2所示）。由圖可見，在第8個時鐘脈沖作用后，數(shù)碼從Q3端已全部移出寄存器。這說明存入該寄存器中的數(shù)碼也可以從Q端串行輸出。根據需要，可用更多的觸發(fā)器組成多位移位寄存器。

除了用邊沿D 觸發(fā)器外，還可用其他類型的觸發(fā)器來組成移位寄存器，例如，用主從JK 觸發(fā)器來組成移位寄存器，其級間連接方式如圖8.8.3所示。根據JK觸發(fā)器的特征方程，由圖8.8.3可得：

FF2和FF3的接法與FF1完全相似，所以各JK 觸發(fā)器均以D 觸發(fā)器的功能工作，圖8.8.3和圖8.8.1所示電路具有相同的功能。

雙向移位寄存器：

若將圖8.8.1所示電路中各觸發(fā)器間的連接順序調換一下，讓右邊觸發(fā)器的輸出作為左鄰觸發(fā)器的數(shù)據輸入，則可構成左向移位寄存器。若再增添一些控制門，則可構成既能右移（由低位向高位）、又能左移（由高位至低位）的雙向移位寄存器。圖8.8.4是雙向移位寄存器的一種方案，它是利用邊沿D 觸發(fā)器組成的，每個觸發(fā)器的數(shù)據輸入端D 同與或非門組成的轉換控制門相連，移位方向取決于移位控制端S的狀態(tài)。

當S=1時，D0＝DSR，D1=Q0，即FF0的D0端與右移串行輸入端DSR接通，F(xiàn)F1的D1端與Q0接通，在時鐘脈沖CP 作用下，由DSR端輸入的數(shù)據將作右向移位；反之，當S=0時，D0＝Q1 ，D1＝Q2，在時鐘脈沖CP作用下，Q2、 Q1的狀態(tài)將作左向移位。同理，可以分析其他兩位觸發(fā)器間的移位情況。由此可見，圖8.8.4所示寄存器可作雙向移位。當S=1時，數(shù)據作右向移位；當S=0時，數(shù)據作左向移位。可實現(xiàn)串行輸入——串行輸出（由DOR 或DOL 輸出）、串行輸入――并行輸出工作方式（由Q3～Q0 輸出）。

有時要求在移位過程中數(shù)據不要丟失，仍然保持在寄存器中。只要將移位寄存器的最高位的輸出接至最低位的輸入端，或將最低位的輸出接至最高位的輸入端。這種移位寄存器稱為循環(huán)移位寄存器，它也可以作為計數(shù)器用，稱為環(huán)行計數(shù)器。

移位寄存器工作原理

移位寄存器不僅能夠寄存數(shù)碼，而且具有移位功能。移位是數(shù)字系統(tǒng)和計算機技術中非常重要的一個功能。如二進制數(shù)0101乘以2的運算，可以通過將0101左移一位實現(xiàn)；而除以2的運算則可通過右移一位實現(xiàn)。

移位寄存器的種類很多，有左移寄存器、右移寄存器、雙向移位寄存器和循環(huán)移位寄存器等。

圖9-14所示是由四個觸發(fā)器組成的四位左移寄存器。數(shù)碼從第一個觸發(fā)器的端串行輸入，使用前先用將各觸發(fā)器清零。現(xiàn)將數(shù)碼 1101從高位到低位依次送到端。

圖9-14 由觸發(fā)器組成的四位左移寄存器

表9-6 四位左移寄存器狀態(tài)表

第一個CP過后，=d3=1，其他觸發(fā)器輸出狀態(tài)仍為0，即=000，d3= 0001。第二個CP過后，=d2=1，=d3=1，而==0。經過四個CP脈沖后，=d3d2d1d0=1101，存數(shù)結束。各輸出端狀態(tài)如表9-6所示。如果繼續(xù)送四個移位脈沖，就可以使寄存的這四位數(shù)碼1101逐位從端輸出，這種取數(shù)方式為串行輸出方式。直接從 取數(shù)為并行輸出方式。