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跟我学单片机——第四课 常用数制及逻辑电路

寄存器:


寄存器是由触发器组成的,一个触发器是一个一位寄存器。多个触发器就可以组成一个多位的寄存器。由于寄存器在计算机中的作用不同,从而被命名不同,常用的有缓冲寄存器、移位寄存器、计数器等。下面我们就简单的来介绍下这些寄存器的电路结构及工作原理。

1缓冲寄存它是用来暂存某个数据,以便在适当的时间节拍和给定的计算步骤将数据输入或输出到其它记忆单元中去,附件图是一个并行输入、并行输出的4位缓冲器的电路原理图,它由4D触发器组成。


启动时,先在清零端加清零脉冲,把各触发器置0,即Q端为0。然后,把数据加到触发器的D输入端,在CLK时钟信号作用下,输入端的信息就保存在各触发器中(D0~D3)。



2移位寄存移位寄存器能将所储存的数据逐位向左或向右移动,以达到计算机运行过程中所需的功能,请看附件图。

移位寄存移位寄存器能将所储存的数据逐位向左或向右移动,以达到计算机运行过程中所需的功能,请看附件图。

启动时,先在清零端加清零脉冲,使触发器输出置0。然后,第一个数据D0加到触发器1的串行输入端,在第一个CLK脉冲的上升沿Q0=Q0,Q1=Q2。Q3=Q0。其后,第二个数据D1加到串行输入端,在第二个CLK脉冲到达时,Q0=Q1,Q1=Q0,Q2=Q3=0。以此类推,当第四个CLK来到之后,各输出端分别是Q0=Q3,Q1=Q2,Q2=Q1,Q3=Q0。输出数据可用串行的形式取出,也可用并行开式取出。


3计数计数器也是由若干个触发器组成的寄存器,它的特点是能够把存款在其中的数据加1或减1。计数器的种类也很多,有行波计数器、同步计数器等,下面我们就以行波计数器向大家作个介绍。下图就是一个由J-K触发器组成的行波计数器的工作原理图。这种计数器的特点是:第一个时钟脉冲促使其最低有效位加1,使其由01;第二个时钟脉冲促使最低有效位由10。同时推动第二位,使其由01;同理,第二位由10时又去推动第三位,使其由01,这样有如水波前进一样逐位进位下去。


上图中各位的JK输入端都是悬浮的,这相当于JK输入端都是置1的状态,即各位都处于准备翻转的状态。只要时钟脉冲边沿一到,最右边的触发器就会翻转,即Q0转为1或由1转为0附件图中的这个计数器是4位的,因此可以计0~15的数。如果要计更多的数,需要增加位数,如8位计数器可计0~255的数,16位则可计0~65535的数。


4三态门(三态缓冲器)为减少信息传输线的数目,大多数计算机中的信息传输线均采用总线形式,即凡要传输的同类信息都走同一组传输线,且信息是分时传送的。在计算机中一般有三组总线,即数据总线、地址总线和控制总线。为防止信息相互干扰,要求凡挂在总线上的寄存器或存储器等,它的传输端不仅能呈现01两个信息状态,而且还应能呈现第三种状态——高阻抗状态(又称高阻状态),即此时好像它们的输出被断开,对总线状态不起作用,此时总线可由其它器件占用。三态门即可实现上述的功能,它除具有输入输出端之外,还有一控制端,请看附件图。


当控制端E=1时,输出=输入,此时总线由该器件驱动,总线上的数据由输入数据决定;当控制端E=0时,输出端呈高阻抗状态,该器件对总线不起作用。当寄存器输出端接至三态门,再由三态门输出端与总线连接起来,就构成三态输出的级冲寄存器。如下图所示就是一个4位的三态输出缓冲寄存器。由于这里采用的是单向三态门,所以数据只能从寄存器输出到数据总线。如果要实现双向传送,则要用双向三态门。


在这里有个问题问下大家,前面我们已把触发器,寄存器的概念跟大家讲解了一下,那么触发器、寄存器、存储器,这三者之间是一个什么样的关系呢?


答:通过前面的学习,我们知道触发器是计算机记忆装置的基本单元,一个触发器能储存一位二进制代码。寄存器是由触发器组成的。一个触发器就职一个一位的寄存器,多个触发器就可以组成一个多位的寄存器。存储器是由大量寄存器组成的,其中每一个寄存器就称为一个存储单元。它可以存放一个有独立意义的二进制代码。

图片 缓冲寄存器.

 

图片:移位寄存器.

 

图片:行波计数器

 

图片: 三态门

 

图片: 三态缓冲寄存器

 
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