Iba't ibang mga uri ng paglilipat ng rehistro at mga aplikasyon nito na may mga halimbawa

Ano ang rehistro ng Shift:

Ang Mga Registro ng Shift ay sunud - sunod na mga circuit ng lohika, na may kakayahang mag-imbak at maglipat ng data. Binubuo ang mga ito ng Flip Flops na konektado sa isang paraan na ang output ng isang flip flop ay maaaring magsilbing input ng iba pang flip-flop, depende sa uri ng paglilipat ng mga rehistro.

Ang mga rehistro ng shift ay karaniwang isang uri ng rehistro na may kakayahang maglipat ("shift") ng data. Ang mga rehistro ay pangkalahatang mga aparato sa pag-iimbak na nilikha sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang tukoy na bilang ng mga flip flop magkasama sa serye at ang dami ng data (bilang ng mga piraso) na maaaring maiimbak ng rehistro ay palaging direktang proporsyonal sa bilang ng mga flip flop, tulad ng bawat flip Ang flop ay may kakayahang itago lamang nang kaunti sa bawat oras. Kapag ang mga flip-flop sa isang rehistro ay konektado sa isang paraan na ang output ng isang flip flop, ay naging input ng iba pa, isang shift register ang nilikha.

Ang Flip Flops ay mga aparato na may operasyon na katulad sa isang latch. Maaari itong tukuyin bilang isang bistable vibrator na maaaring lumipat sa pagitan ng dalawang estado (0 o 1) at may kakayahang itago ang data sa mga piraso. Ang bagong data ay nabasa sa isang flip flop sa bawat cycle ng orasan at ang dating data na ipinadala sa output.

Ang Mga Rehistro ng Shift ay Binubuo ng aling mga flip-flop?

Gayunpaman, nakasalalay ito sa uri ng flip flop, dahil magkakaiba ang ugnayan ng Input, Output, at cycle ng orasan sa pagitan ng mga flip flop. Mayroong iba't ibang mga flip flop, ngunit ang pinakakaraniwang ginagamit sa paglikha ng mga rehistro ng shift ay ang D (Delay) -flip flop.

Para sa pagpapatakbo ng mga flip ng D na kung saan ay kanais-nais para sa mga rehistro ng shift, Kailanman may pagbabago sa orasan ng isang D flip flop (alinman sa pagtaas o pagbagsak ng gilid, depende sa mga pagtutukoy ng flip flop) Ang data sa output na "Q" ay nagiging parehong data tulad ng isa sa input na "D". Ang Output na "Q" ng flip flop ay mananatili sa halagang iyon hanggang sa susunod na ikot ng orasan, kung saan magbabago muli ito sa halaga (Mataas o mababa, 1 o 0) sa input.

Ngayong alam na natin kung ano ang Sift Registro, magpapatuloy kaming magsagawa ng mas malalim na pagsisid sa mga uri ng flip-flop at kanilang mga application. Ngunit bago ito, upang magbigay ng isang mas praktikal na pagkakalantad kung saan ginagamit ang mga rehistro ng shift tingnan natin ang tanyag na rehistro ng shift 74HC595 na ginamit namin sa iba't ibang mga microcontroller upang i-interface ang isang display o pagkakasunud-sunod ng mga LED.

• Pagrehistro ng Shift gamit ang 74HC595 kasama ang Arduino upang makontrol ang isang pagkakasunud-sunod ng mga LED
• Magrehistro ng Shift gamit ang ESP32 sa interface ng 7-Segment na Display
• Magrehistro ng Shift gamit ang Raspberry Pi upang makontrol ang maraming mga LED
• Magrehistro ng Shift gamit ang PIC upang makontrol ang pagkakasunud-sunod ng mga LED

Mga uri ng Rehistro sa Digital Electronics

Ang mga rehistro ng paglilipat ay ikinategorya sa mga uri higit sa lahat sa pamamagitan ng kanilang mode ng pagpapatakbo, alinman sa serial o parallel.

Mayroong anim (6) pangunahing mga uri ng mga rehistro sa paglilipat na nakalista sa ibaba kahit na ang ilan sa mga ito ay maaaring karagdagang nahahati batay sa direksyon ng daloy ng data alinman sa shift pakanan o shift pakaliwa.

1. Serial in - Serial out Shift Register (SISO)

2. Serial In - Parallel out shift Register (SIPO)

3. Parallel in - Parallel out Shift Register (PIPO)

4. Parallel in - Serial out Shift Register (PISO)

5. Mga Pagrehistro ng Bidirectional Shift

6. Mga counter

1. Serial in - Serial out Shift Registro

Serial in - Ang mga serial register na shift ay mga rehistro ng shift na dumadaloy sa data nang serial (isang bit bawat cycle ng orasan) at nag-stream din ng data sa parehong paraan, sunod-sunod.

Ang isang simpleng serial in - serial Out 4-bit shift register ay ipinapakita sa itaas, ang rehistro ay binubuo ng 4 flip flop at ang pagkasira ng kung paano ito gumagana ay ipinaliwanag sa ibaba;

Sa pagsisimula, ang rehistro ng paglilipat ay unang na-clear, pinipilit ang mga output ng lahat ng mga flip flop sa zero, ang input data pagkatapos ay inilapat sa pag-input nang serial, nang paisa-isa.

Mayroong dalawang pangunahing paraan ng paglilipat ng data sa pamamagitan ng isang rehistro ng shift ng SISO;

1. Di-mapanirang Readout
2. Mapangwasak na Pagbasa

• Pagbabawas na Hindi Nakakasira

Batay sa hindi nakakapinsalang pagbabasa , ang mga rehistro ng shift ay palaging may mode na pagbasa / pagsulat ng pagpapatakbo na may dagdag na linya na idinagdag upang payagan ang paglipat sa pagitan ng mga nabasa at sumulat na mga mode sa pagpapatakbo.

Kapag ang aparato ay nasa "magsulat" na mode ng pagpapatakbo, binabago ng shift register ang bawat data nang paunti-unting kumikilos nang eksakto tulad ng mapanirang bersyon ng readout at ang data ay nawala, ngunit kapag ang mode ng pagpapatakbo ay binago upang "basahin", data na inilipat sa input ay bumalik sa system at nagsisilbing input sa rehistro ng shift. Tinutulungan nitong matiyak na ang data ay mananatiling mas mahaba (hangga't mananatili ito sa read mode)

• Mapangwasak na Pagbasa

Para sa mapanirang pagbabasa, ang data ay ganap na nawala habang ang flip flop ay binabago lamang ang impormasyon sa pamamagitan. Ipagpalagay para sa 4-bit na rehistro ng paglilipat sa itaas, nais naming ipadala ang salitang "1101". Matapos i-clear ang rehistro ng shift, ang output ng lahat ng mga flip flop ay nagiging 0, kaya sa panahon ng unang pag-ikot ng orasan habang inilalapat namin ang data na ito (1101) nang seryoso, ang mga output ng flip flop ay katulad ng talahanayan sa ibaba.

Ikot ng unang orasan:

FF0	FF1	FF2	FF3
1	0	0	0

Ikalawang ikot ng orasan:

FF0	FF1	FF2	FF3
0	1	0	0

Ikatlong Siklo ng Orasan:

FF0	FF1	FF2	FF3
1	0	1	0

Ika-apat na Siklo ng Orasan:

FF0	FF1	FF2	FF3
1	1	0	1

2. Serial in - Parallel out Shift Rehistro

Ang pangalawang uri ng rehistro ng paglilipat na isasaalang-alang namin ay ang Serial in - Parallel out shift register na kilala rin bilang SIPO Shift Register. Ang mga uri ng mga rehistro sa paglilipat ay ginagamit para sa pag-convert ng data mula sa serial hanggang parallel. Ang data ay dumating sa isa pagkatapos ng iba pang bawat pag-ikot ng orasan at maaaring mailipat at mapalitan o mabasa sa bawat output. Nangangahulugan ito na nabasa ang data, ang bawat read in bit ay magagamit nang sabay-sabay sa kani-kanilang linya ng output (Q0 - Q3 para sa 4-bit shift register na ipinakita sa ibaba).

Isang 4-bits na serial sa - Ang parallel na shift register ay isinalarawan sa Imahe sa ibaba.

Ang isang talahanayan na nagpapakita kung paano maililipat ang data sa labas ng serial in –parallel out 4 bit shift register ay ipinapakita sa ibaba, kasama ang data sa bilang 1001.

Malinaw	FF0	FF1	FF2	FF3
1001	0	0	0	0
	1	0	0	0
	0	1	0	0
	0	0	1	0
	1	0	0	1

Ang isang mahusay na halimbawa ng serial in - parallel out shift register ay ang 74HC164 shift register, na kung saan ay isang 8-bit shift register.

Nagtatampok ang aparato ng dalawang serial input ng data (DSA at DSB), walong parallel data output (Q0 hanggang Q7). Ang data ay naipasok nang serial sa pamamagitan ng DSA o DSB at ang alinman sa pag-input ay maaaring magamit bilang isang aktibong HATAAS na paganahin para sa pagpasok ng data sa pamamagitan ng iba pang input. Ang data ay inilipat sa LOW-to-HIGH transitions ng orasan (CP) input. Ang isang mababa sa master reset input (MR) ay naglilinis ng rehistro at pinipilit ang lahat ng mga output na Mababa, nang nakapag-iisa ng iba pang mga input. Ang mga input ay may kasamang mga diode ng clamp. Pinapayagan nito ang paggamit ng kasalukuyang nililimitahan ang mga resistor sa mga input ng interface sa mga voltages na higit sa VCC.

3. Parallel in - Serial out Shift Rehistro

Sa Parallel in - Serial out shift register, ang data ay ibinibigay nang kahanay, halimbawa, isaalang-alang ang 4-bit na rehistro na ipinakita sa ibaba.

Ang rehistro na ito ay maaaring magamit upang mag-imbak at maglipat ng isang 4-bit na salita, kasama ang pagsulat ng control / pagsulat (WS) na nagkokontrol sa mode ng pagpapatakbo ng rehistro ng shift. Kapag ang linya ng kontrol ng WS ay mababa (Isulat ang Mode), ang data ay maaaring maisulat at mai-orasan sa pamamagitan ng D0 hanggang D3. Upang ilipat ang data nang pansamantala, ang linya ng kontrol ng WS ay dinala ng TAAS (Shift mode), pagkatapos ay i-shift ng rehistro ang data sa input ng orasan. Ang Parallel sa Serial na aming Shift Register ay tinatawag ding rehistro ng PISO Shift.

Ang isang mahusay na halimbawa ng isang parallel in - serial out shift register ay ang 74HC165 8-bit shift register bagaman maaari din itong patakbuhin bilang isang serial in - serial out shift register.

Nagtatampok ang aparato ng isang serial data input (DS), walong parallel data input (D0 hanggang D7) at dalawang komplimentaryong serial output (Q7 at Q7 '). Kapag ang parallel input ng pag-load (PL) ay LOW ang data mula sa D0 hanggang D7 ay na-load sa shift register nang hindi magkakasabay. Kapag ang PL ay Mataas na data ay pumapasok sa rehistro nang serial sa DS. Kapag ang pag-andar sa pag-orasan (CE) ay LOW data ay inilipat sa LOW-to-HIGH transitions ng CP input. Ang isang TAAS sa CE ay hindi magpapagana ng input ng CP. Ang mga input ay labis na mapagparaya sa 15 V. Pinapagana nito ang aparato na magamit sa mga application na mataas na antas ng paglipat ng mataas.

Ang functional diagram ng shift register ay ipinapakita sa ibaba;

Ang diagram ng tiyempo para sa system ay tulad ng ipinakita sa imahe sa ibaba;

4. Parallel in - Parallel out shift register

Para sa parallel in - parallel out shift register, ang output data sa kabuuan ng parallel output ay sabay na lilitaw habang ang input data ay pinakain. Ang ganitong uri ng shift register ay tinatawag ding register ng PIPO Shift.

Ang input data sa bawat isa sa mga input pin mula D0 hanggang D3 ay binabasa nang sabay-sabay kapag ang aparato ay naka-orasan at sa parehong oras, ang data na nabasa mula sa bawat isa sa mga input ay naipasa sa kaukulang output (mula sa Q0 hanggang Q3).

Ang rehistro ng paglilipat ng 74HC195 ay isang multipurpose shift register na may kakayahang magtrabaho sa karamihan ng mga mode na inilarawan ng lahat ng mga uri na tinalakay natin sa ngayon lalo na bilang isang parallel in - parallel out shift register.

5. Mga Pagrehistro ng Bidirectional Shift

Ang mga rehistro ng shift ay maaaring magsagawa ng kanan o kaliwa na paglilipat ng data, o pareho depende sa uri ng rehistro ng shift at kanilang pagsasaayos. Sa tamang operasyon ng paglilipat, ang binary data ay nahahati sa dalawa. Kung ang operasyon na ito ay baligtad, ang binary data ay mapadoble ng dalawa. Gamit ang angkop na aplikasyon ng kombinasyong lohika, ang isang serial register ng shift ay maaaring mai-configure upang maisagawa ang parehong operasyon.

Isaalang-alang ang 4-bit na rehistro sa imahe sa ibaba. Ang isang pares ng mga gate ng NAND ay naka-configure bilang O mga gate at ginagamit upang makontrol ang direksyon ng paglilipat, alinman sa kanan o kaliwa.

Ang control line na natira / sumulat ay ginagamit upang matukoy ang direksyon sa aling mga data ay inilipat, alinman sa kanan o kaliwa.

Ang 74HC194 Bi-direction shift register ay isang magandang halimbawa. Ang pagpapatala ay maaaring gumana sa lahat ng mga mode at pagkakaiba-iba ng serial at parallel input o output. Ang functional diagram ng 74HC194 na nagha-highlight sa linya ng kontrol, orasan, input at output pin ay ipinapakita sa ibaba.

Ang diagram ng tiyempo ng aparato ay ipinapakita din sa ibaba. Mas matutulungan ka nitong maunawaan kung paano kinokontrol ng linya ng kontrol ang mga pagkilos ng rehistro.

6. Mga counter

Ang mga counter, kung minsan ay tinatawag na paikutin ang rehistro ng shift ay karaniwang mga rehistro ng paglilipat kasama ang kanilang mga output na pinakain sa aparato bilang mga input sa isang paraan na lumilikha ito ng isang partikular na pattern. Ang mga ganitong uri ng rehistro ay tinukoy bilang mga counter dahil sa pattern at pagkakasunud-sunod na ipinamalas nila. Ang pinakatanyag na uri ng mga counter ng counter register ay ang mga ring counter.

Ring Counter

Ang mga counter ng ring ay karaniwang isang uri ng counter kung saan ang output ng pinaka makabuluhang bit ay ibinalik bilang isang input sa hindi bababa sa makabuluhang kaunting. Ang isang 4-bit ring counter ay isinalarawan sa diagram sa ibaba gamit ang D flip flops.

Kapag inilapat ang pulso ng orasan, ang output ng bawat yugto ay inilipat sa susunod, at patuloy na nagpapatuloy ang pag-ikot. Kapag malinaw ay naka-mataas, ang lahat ng mga flip flop maliban sa una (na naitakda sa 1) ay na-reset sa zero.

Mga aplikasyon ng mga rehistro ng Shift

Ang mga rehistro ng paglilipat ay ginagamit sa maraming mga application na ilan sa mga ito ay;

1. Parallel sa serial conversion, kung saan ginagamit ang mga ito upang mabawasan ang bilang ng mga wire, o mga linya na kinakailangan para sa komunikasyon sa pagitan ng dalawang aparato, dahil ang serial na komunikasyon sa pangkalahatan ay nangangailangan ng dalawang wires kumpara sa parallel na nakasalalay sa bilang ng mga bit na ipinadala.

2. Pagpapalawak ng IO para sa mga microcontroller. Sa modernong araw na electronics, ang mga microcontroller IO pin ay tinukoy bilang mga real estate at kailangan ng isang tao hangga't maaari para sa ilang application tulad ng pag-on ng 100 leds o pagbabasa ng 100 switch na tambo na may isang bagay tulad ng isang Arduino o ang Atmeg328p microcontroller. Halimbawa, ang circuit diagram sa ibaba ay naglalarawan kung paano maaaring magamit ang isang serial to parallel shift register upang makontrol ang 8 LEDs, gamit lamang ang tatlo sa mga microcontrollers IO pin.

3. Ginagamit ang mga ito sa mga rehistro ng estado na ginagamit sa sunud-sunod na mga aparato. Tulad ng isang may hangganang memorya ng memorya, ang susunod na estado ng aparato ay palaging natutukoy sa pamamagitan ng paglilipat at pagpasok ng isang bagong data sa nakaraang posisyon.

4. Ang isa pang pangunahing aplikasyon ay matatagpuan sa pagkaantala ng Oras. Ang mga rehistro ng paglilipat ay ginagamit para sa pagkaantala ng oras sa mga aparato, sa oras na inaayos ng orasan, o nadagdagan ng cascading shift register o nabawasan sa pamamagitan ng pagkuha ng output mula sa isang mas mababang makabuluhang kaunting.

Ang pagkaantala ng oras ay karaniwang kinakalkula gamit ang formula;

t = N * (1 / fc)

Ang N ay ang bilang ng flip flop yugto kung saan ang output ay kinuha, ang Fc ay ang dalas ng signal ng orasan at t na ang halaga na natutukoy ay ang dami ng oras kung saan maaantala ang output.

Kapag pumipili ng isang rehistro ng paglilipat para sa isang partikular na gawain dahil sa malawak na saklaw at i-type ang mahalaga upang pumili ng isa na tumutugma sa iyong partikular na pangangailangan, isinasaalang-alang ang mga bagay tulad ng, ang mode ng operasyon, ang laki ng bit (bilang ng mga flip flop), kanan o kaliwa o bidirectional atbp.

Ang ilan sa mga pinakatanyag na rehistro ng paglilipat ay;

1. 74HC 194 4-bit na bidirectional universal universal shift register
2. 74HC 198 8-bit na bidirectional universal universal shift register
3. 74HC595 Serial-In-Parallel-Out shift register
4. 74HC165 Parehong-In-Serial-Out shift register
5. Ang IC 74291 4-bit unibersal na rehistro ng paglilipat, binary up / down counter, kasabay.
6. Ang IC 74395 4-bit unibersal na rehistro ng paglilipat na may mga output ng tatlong estado.
7. Ang IC 74498 8-bit na bidirectional shift register na may mga parallel input at three-state output.
8. Nagrehistro ang IC 74671 4-bit na bidirectional shift.
9. Ang IC 74673 16-bit serial-in serial-out shift register kasama ang mga rehistro ng imbakan ng output.
10. Ang IC 74674 16-bit parallel-in serial-out shift register na may tatlong output ng estado.

Mayroong maraming iba pa, kailangan mo lamang hanapin kung aling pinakaangkop sa iyong application.

Salamat sa pagbabasa, hanggang sa susunod.