Τι είναι το Universal Shift Register & το οποίο λειτουργεί

Στα ψηφιακά ηλεκτρονικά, οι καταχωρητές μετατόπισης είναι τα διαδοχικά λογικά κυκλώματα που μπορούν να αποθηκεύουν προσωρινά τα δεδομένα και παρέχουν τη μεταφορά δεδομένων προς τη συσκευή εξόδου για κάθε παλμό ρολογιού. Αυτά είναι ικανά να μεταφέρουν / μετατοπίζουν τα δεδομένα είτε προς τα δεξιά είτε προς τα αριστερά σε σειριακές και παράλληλες λειτουργίες. Με βάση τον τρόπο λειτουργίας εισόδου / εξόδου, οι καταχωρητές βάρδιας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταχωρητής σειριακών σε παράλληλη έξοδο, σειριακός σε σειριακή έξοδος μητρώο βάρδιας , καταχωρητής μετατόπισης παράλληλης σε παράλληλη έξοδο, καταχωρητής αλλαγής παράλληλης σε παράλληλη έξοδο. Με βάση τη μετατόπιση των δεδομένων, υπάρχουν καθολικοί καταχωρητές μετατόπισης και αμφίδρομοι καταχωρητές μετατόπισης. Ακολουθεί μια πλήρης περιγραφή του καθολικού μητρώου αλλαγής.

Τι είναι το Universal Shift Register;

Ορισμός: Ένας καταχωρητής που μπορεί να αποθηκεύσει τα δεδομένα και / μετατοπίζει τα δεδομένα προς τα δεξιά και τα αριστερά μαζί με την ικανότητα παράλληλου φορτίου είναι γνωστός ως γενικός καταχωρητής μετατόπισης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση λειτουργιών εισόδου / εξόδου σε σειριακή και παράλληλη λειτουργία. Μονοκατευθυντική μετατόπιση μητρώα και οι αμφίδρομοι καταχωρητές μετατόπισης συνδυάζονται για να αποκτήσουν το σχεδιασμό του καθολικού μητρώου αλλαγής. Είναι επίσης γνωστό ως καταχωρητής παράλληλων σε παράλληλη έξοδο ή καταχωρητής βάρδιας με παράλληλο φορτίο

Οι καθολικοί καταχωρητές βάρδιας μπορούν να εκτελούν 3 λειτουργίες όπως αναφέρονται παρακάτω.

• Παράλληλη λειτουργία φορτίου - αποθηκεύει τα δεδομένα παράλληλα, καθώς και τα δεδομένα παράλληλα
• Shift αριστερά λειτουργία - αποθηκεύει τα δεδομένα και μεταφέρει τα δεδομένα που μετακινούνται προς τα αριστερά στη σειριακή διαδρομή
• Shift δεξιά λειτουργία - αποθηκεύει τα δεδομένα και μεταφέρει τα δεδομένα μετατοπίζοντας προς τα δεξιά στη σειριακή διαδρομή.

Ως εκ τούτου, οι καθολικοί καταχωρητές μετατόπισης μπορούν να εκτελούν λειτουργίες εισόδου / εξόδου με σειριακά και παράλληλα φορτία.

Διάγραμμα Universal Shift Register

Το διάγραμμα 4-bit Universal shift register φαίνεται παρακάτω.

Διάγραμμα Universal Shift Register

• Η σειριακή είσοδος για έλεγχο shift-right επιτρέπει τη μεταφορά δεδομένων προς τα δεξιά και όλες οι σειριακές γραμμές εισόδου και εξόδου συνδέονται με τη λειτουργία shift-right. Η είσοδος δίνεται στην πύλη AND-1 του flip-flop -1 όπως φαίνεται στο σχήμα μέσω του σειριακού πείρου εισόδου.
• Η σειριακή είσοδος για shift-αριστερά επιτρέπει τη μεταφορά δεδομένων προς τα αριστερά και όλες οι σειριακές γραμμές εισόδου και εξόδου συνδέονται με τη λειτουργία shift-left.
• Στην παράλληλη μεταφορά δεδομένων, όλες οι παράλληλες γραμμές εισόδου και εξόδου σχετίζονται με το παράλληλο φορτίο.
• Το Clear pin διαγράφει τον καταχωρητή και ορίζεται στο 0.
• Το CLK pin παρέχει παλμούς ρολογιού για συγχρονισμό όλων των λειτουργιών.
• Στην κατάσταση ελέγχου, οι πληροφορίες ή τα δεδομένα στον καταχωρητή δεν θα αλλάξουν ακόμα κι αν εφαρμόζεται ο παλμός ρολογιού.
• Εάν ο καταχωρητής λειτουργεί με παράλληλο φορτίο και μετατοπίζει τα δεδομένα προς τα δεξιά και προς τα αριστερά, τότε λειτουργεί ως καθολικός καταχωρητής μετατόπισης.

Σχεδιασμός Universal Shift Register

Ο σχεδιασμός ενός 4-bit universal shift register χρησιμοποιώντας πολυπλέκτες και σαγιονάρες φαίνεται παρακάτω.

Σχεδίαση Universal Shift Register

• Οι S0 και S1 είναι οι επιλεγμένες ακίδες που χρησιμοποιούνται για την επιλογή του τρόπου λειτουργίας αυτού του μητρώου. Μπορεί να είναι αλλαγή λειτουργίας αριστερά ή αλλαγή δεξιάς λειτουργίας ή παράλληλη λειτουργία.
• Ο πείρος 0 του πρώτου 4 × 1 Mux τροφοδοτείται στον πείρο εξόδου του πρώτου flip-flop. Παρατηρήστε τις συνδέσεις όπως φαίνεται στο σχήμα.
• Ο ακροδέκτης 1 του πρώτου 4X1 MUX συνδέεται με σειριακή είσοδο για στροφή δεξιά. Σε αυτήν τη λειτουργία, το μητρώο μετατοπίζει τα δεδομένα προς τα δεξιά.
• Ομοίως, το pin-2 του 4X1 MUX συνδέεται με τη σειριακή είσοδο για στροφή αριστερά. Σε αυτήν τη λειτουργία, ο γενικός καταχωρητής μετατόπισης μετατοπίζει τα δεδομένα προς τα αριστερά.
• Το M1 είναι τα δεδομένα παράλληλης εισόδου που δίδονται στον ακροδέκτη-3 του πρώτου 4 × 1 MUX για παροχή παράλληλης λειτουργίας και αποθήκευσης των δεδομένων στον καταχωρητή.
• Παρομοίως, τα υπόλοιπα μεμονωμένα bits δεδομένων παράλληλης εισαγωγής δίδονται στο pin-3 του σχετικού 4X1MUX για παροχή παράλληλης φόρτωσης.
• Οι F1, F2, F3 και F4 είναι οι παράλληλες έξοδοι των Flip-flops, οι οποίες σχετίζονται με το 4 × 1 MUX.

Το Universal Shift Register λειτουργεί

• Από την παραπάνω εικόνα, επιλεγμένες καρφίτσες ο τρόπος λειτουργίας του καθολικού καταχωρητή μετατόπισης. Η σειριακή είσοδος μετατοπίζει τα δεδομένα προς τα δεξιά και τα αριστερά και αποθηκεύει τα δεδομένα στο μητρώο.
• Ο καθαρός πείρος και ο πείρος CLK συνδέονται στο flip-flop.
• Οι M0, M1, M2, M3 είναι οι παράλληλες είσοδοι ενώ οι F0, F1, F2, F3 είναι οι παράλληλες έξοδοι των flip-flops
• Όταν ο ακροδέκτης εισόδου είναι ενεργός ΥΨΗΛΟΣ, τότε ο γενικός καταχωρητής μετατόπισης φορτώνει / ανακτά τα δεδομένα παράλληλα. Σε αυτήν την περίπτωση, ο πείρος εισόδου συνδέεται απευθείας με 4 × 1 MUX
• Όταν ο πείρος εισόδου (λειτουργία) είναι ενεργός LOW, τότε ο γενικός καταχωρητής μετατόπισης μετατοπίζει τα δεδομένα. Σε αυτήν την περίπτωση, ο πείρος εισόδου συνδέεται με 4 × 1 MUX μέσω πύλης NOT.
• Όταν ο πείρος εισόδου (λειτουργία) είναι συνδεδεμένος στο GND (Γείωση), τότε ο καθολικός καταχωρητής μετατόπισης λειτουργεί ως καταχωρητής αλλαγής αμφίδρομης κατεύθυνσης.
• Για να εκτελέσετε τη λειτουργία shift-right, ο πείρος εισόδου τροφοδοτείται στην 1η πύλη AND του 1ου flip-flop μέσω σειριακής εισόδου για shit-right.
• Για να εκτελέσετε τη λειτουργία αλλαγής αριστερά, ο πείρος εισόδου τροφοδοτείται στην 8η πύλη AND του τελευταίου flip-flop μέσω της εισόδου M.
• Εάν οι επιλεγμένες ακίδες S0 = 0 και S1 = 0, τότε αυτός ο καταχωρητής δεν λειτουργεί σε καμία λειτουργία. Αυτό σημαίνει ότι θα είναι σε κατάσταση κλειδώματος ή χωρίς κατάσταση αλλαγής παρόλο που εφαρμόζονται οι παλμοί του ρολογιού.
• Εάν οι επιλεγμένες ακίδες S0 = 0 και S1 = 1, τότε αυτός ο καταχωρητής μεταφέρει ή μετατοπίζει τα δεδομένα προς τα αριστερά και αποθηκεύει τα δεδομένα.
• Εάν οι επιλεγμένες ακίδες S0 = 1 και S1 = 0, τότε αυτός ο καταχωρητής μετατοπίζει τα δεδομένα προς τα δεξιά και ως εκ τούτου εκτελεί τη λειτουργία shift-right.
• Εάν οι επιλεγμένες ακίδες S0 = 1 και S1 = 1, τότε αυτός ο καταχωρητής φορτώνει τα δεδομένα παράλληλα. Ως εκ τούτου εκτελεί τη λειτουργία παράλληλης φόρτωσης και αποθηκεύει τα δεδομένα.

Από τον παραπάνω πίνακα, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι αυτός ο καταχωρητής λειτουργεί σε όλες τις λειτουργίες με σειριακές / παράλληλες εισόδους χρησιμοποιώντας 4 × 1 πολυπλέκτες και flip-flops.

Πλεονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα ενός καθολικού μητρώου αλλαγής συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

• Αυτός ο καταχωρητής μπορεί να εκτελέσει 3 λειτουργίες όπως shift-left, shift-right και παράλληλη φόρτωση.
• Αποθηκεύει προσωρινά τα δεδομένα στο μητρώο.
• Μπορεί να εκτελεί σειριακές σε παράλληλες, παράλληλες σε σειριακές, παράλληλες σε παράλληλες και σειριακές σε σειριακές λειτουργίες.
• Μπορεί να εκτελεί λειτουργίες εισόδου-εξόδου τόσο στις σειριακές όσο και στις παράλληλες λειτουργίες.
• Ένας συνδυασμός του μονοκατευθυντικού καταχωρητή μετατόπισης και του διπλού κατεύθυντου καταχωρητή μετατόπισης δίνει το σύμπαν μετατόπισης.
• Αυτό το μητρώο λειτουργεί ως διεπαφή μεταξύ μιας συσκευής σε άλλη συσκευή για τη μεταφορά των δεδομένων.

Εφαρμογές

ο εφαρμογές ενός καθολικού μητρώου αλλαγής συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

• Χρησιμοποιείται σε μικροελεγκτές για επέκταση I / O
• Χρησιμοποιείται ως μετατροπέας σειριακού σε σειριακό
• Χρησιμοποιείται ως παράλληλος προς παράλληλος μετατροπέας δεδομένων
• Χρησιμοποιείται ως μετατροπέας σειριακών προς παράλληλων δεδομένων.
• Χρησιμοποιείται σε σειριακή - σε - σειριακή μεταφορά δεδομένων
• Χρησιμοποιείται σε παράλληλη μεταφορά δεδομένων.
• Χρησιμοποιείται ως στοιχείο μνήμης σε ψηφιακά ηλεκτρονικά όπως υπολογιστές.
• Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές χρονικής καθυστέρησης
• Χρησιμοποιείται ως μετρητές συχνότητας, δυαδικοί μετρητές και ψηφιακά ρολόγια
• Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές χειρισμού δεδομένων.

Επομένως, όλα αυτά αφορούν το καθολικό register shift - ορισμός , διάγραμμα, σχεδιασμός, εργασία, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Υπάρχουν διαφορετικά είδη καταχωρητών 4-bit που διατίθενται με τη μορφή IC 74291, IC 74395 και πολλά άλλα. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, 'Ποια είναι η λειτουργία του Bidirectional universal shift register;'