Nói chung, một thanh ghi có thể được định nghĩa là một thiết bị được sử dụng để lưu trữ dữ liệu nhị phân nhưng nếu bạn muốn lưu trữ nhiều bit dữ liệu thì một bộ Flip flops được sử dụng được kết nối theo chuỗi. Dữ liệu được lưu trữ trong các thanh ghi có thể được dịch chuyển bằng cách sử dụng các thanh ghi shift ở bên phải hoặc bên trái bằng cách cung cấp các xung CLK. Đăng kí ca là một nhóm của dép tông được sử dụng để lưu trữ nhiều bit dữ liệu. Tương tự, một thanh ghi dịch chuyển với n-bit có thể được hình thành bằng cách đơn giản kết nối n flip-flop với bất cứ nơi nào mà mọi flip-flop chỉ lưu trữ một bit dữ liệu. Khi thanh ghi dịch chuyển các bit sang phía bên phải, nó là thanh ghi dịch phải trong khi nếu nó dịch chuyển sang phía bên trái thì nó được gọi là thanh ghi dịch trái. Bài viết này thảo luận tổng quan về một trong các loại thanh ghi dịch chuyển cụ thể là nối tiếp trong thanh ghi dịch chuyển song song ra hoặc Thanh ghi dịch chuyển SIPO .
SIPO Shift Register là gì?
Thanh ghi dịch chuyển cho phép đầu ra song song đầu vào nối tiếp được gọi là thanh ghi dịch chuyển SIPO. Trong thanh ghi SIPO, thuật ngữ SIPO là viết tắt của đầu ra song song đầu vào nối tiếp. Trong loại thanh ghi dịch chuyển này, dữ liệu đầu vào được đưa ra từng bit một cách tuần tự. Đối với mỗi xung đồng hồ, dữ liệu đầu vào ở tất cả các FF có thể được dịch chuyển theo một vị trí duy nhất. Có thể nhận song song o / p ở mỗi lần lật.
Sơ đồ mạch
Các Sơ đồ mạch thanh ghi dịch chuyển SISO được hiển thị bên dưới. Mạch này có thể được xây dựng với 4 flip-flops D được kết nối như thể hiện trong sơ đồ trong đó tín hiệu CLR được cấp bổ sung cho tín hiệu CLK đến tất cả các FF o ĐẶT LẠI chúng. Trong mạch trên, đầu ra FF đầu tiên được đưa cho đầu vào FFs thứ hai. Tất cả bốn flip-flop D này được kết nối với nhau theo thứ tự vì cùng một tín hiệu CLK được cấp cho mọi flip-flop.
Làm việc của SIPO Shift Register
Hoạt động của thanh ghi ca SIPO là; rằng nó lấy đầu vào dữ liệu nối tiếp từ nắp lật đầu tiên của phía bên trái và tạo ra đầu ra dữ liệu song song. Mạch thanh ghi dịch chuyển SIPO 4-bit được hiển thị bên dưới. Hoạt động của thanh ghi dịch chuyển này là, đầu tiên tất cả các flip flops từ mạch từ FF1 đến FF4 phải RESET để tất cả các đầu ra của các FF như QA đến QD sẽ ở mức logic 0 nên không có đầu ra dữ liệu song song.
Cấu trúc của thanh ghi dịch chuyển SIPO được trình bày ở trên. Trong sơ đồ, đầu ra flip flop đầu tiên ‘QA’ được kết nối với đầu vào flip flop thứ hai ‘DB’. Đầu ra flip flops thứ hai ‘QB’ được kết nối với DC đầu vào flip flops thứ ba và đầu ra flip flops thứ ba ‘QC’ được kết nối với đầu vào thứ tư ‘DD. Ở đây, QA, QB, QC và QD là kết quả đầu ra của dữ liệu.
Ban đầu, tất cả đầu ra sẽ trở thành 0 nên không có xung CLK; tất cả dữ liệu sẽ trở thành số không. Hãy lấy ví dụ đầu vào dữ liệu 4 bit như 1101. Nếu chúng ta áp dụng xung đồng hồ đầu tiên '1' cho flip flop đầu tiên, dữ liệu được nhập vào FF và QA sẽ trở thành '1', và còn lại tất cả các đầu ra như QB , QC và QD sẽ trở thành số không. Vì vậy, đầu ra dữ liệu đầu tiên là '1000'
Nếu chúng ta áp dụng xung clock thứ hai là ‘0’ cho flip flop đầu tiên thì QA trở thành ‘0’, QB trở thành ‘0’, QC trở thành ‘0’ và QD trở thành ‘0’. Vì vậy, đầu ra dữ liệu thứ hai sẽ trở thành ‘0100’ do quá trình dịch chuyển bên phải.
Nếu chúng ta áp dụng xung clock thứ ba là ‘1’ cho flip flop đầu tiên thì QA trở thành ‘1’, QB trở thành ‘0’, QC trở thành ‘1’ và QD trở thành ‘0’. Vì vậy, đầu ra dữ liệu thứ ba sẽ trở thành '1011' do quá trình dịch chuyển bên phải.
Nếu chúng ta áp dụng xung đồng hồ thứ tư là ‘1’ cho lần lật đầu tiên thì QA trở thành ‘1’, QB trở thành ‘1’, QC trở thành ‘0’ và QD trở thành ‘1’. Vì vậy đầu ra dữ liệu thứ ba sẽ trở thành ‘1101’ do quá trình dịch chuyển bên phải.
Bảng Sự thật Đăng ký SIPO Shift
Bảng sự thật của thanh ghi dịch chuyển SIPO được hiển thị bên dưới.
Sơ đồ thời gian
Các sơ đồ thời gian của thanh ghi dịch chuyển SIPO được hiển thị bên dưới.
Ở đây chúng tôi đang sử dụng một tín hiệu CLK i / p cạnh tích cực. Trong một xung clock đầu tiên, dữ liệu đầu vào trở thành QA = ‘1’ và tất cả các giá trị khác như QB, QC và QD trở thành ‘0’. Vì vậy, đầu ra sẽ trở thành ‘1000’. Trong xung clock thứ hai, đầu ra sẽ trở thành ‘0101’. Trong xung đồng hồ thứ ba, đầu ra sẽ trở thành ‘1010’ và trong xung đồng hồ thứ tư, đầu ra sẽ trở thành ‘1101’.
SIPO Shift Đăng ký Mã xác minh
Mã Verilog cho thanh ghi dịch chuyển SIPO được hiển thị bên dưới.
module Sirood (clk, clear, si, po);
đầu vào clk, si, rõ ràng;
đầu ra [3: 0] po;
reg [3: 0] tmp;
reg [3: 0] po;
always @ (posedge clk)
bắt đầu
Nếu rõ ràng)
tmp <= 4’b0000;
khác
tmp <= tmp << 1;
tmp [0] <= có;
po = tmp;
chấm dứt
endmodule
74HC595 IC SIPO Shift Register Circuit & Hoạt động của nó
IC 74HC595 là một thanh ghi dịch chuyển ra song song 8 bit nối tiếp, vì vậy nó sử dụng các đầu vào nối tiếp và cung cấp các đầu ra song song. IC này bao gồm 16 chân và có sẵn trong các gói khác nhau như SOIC, DIP, TSSOP & SSOP.
Cấu hình chân của 74HC595 được hiển thị bên dưới, nơi mỗi chân sẽ được thảo luận bên dưới.
Các chân 1 đến 7 & 15 (QB đến QH & QA): Đây là các chân o / p được sử dụng để kết nối các thiết bị đầu ra như màn hình 7 đoạn và đèn LED.
Pin8 (GND): Chân GND này được kết nối đơn giản với chân GND của bộ vi điều khiển cung cấp điện.
Pin9 (QH): Chân này được sử dụng để kết nối với chân SER của một IC khác và cung cấp cùng một tín hiệu CLK cho cả hai IC để chúng hoạt động giống như một IC đơn bao gồm 16 đầu ra.
Pin16 (Vcc): Chân này dùng để kết nối với vi điều khiển nếu không thì Cấp nguồn vì nó là IC mức logic 5V.
Pin14 (BE): Nó là Chân i / p nối tiếp nơi dữ liệu được nhập nối tiếp trong suốt chân này.
Pin11 (SRCLK): Đó là chân CLK của thanh ghi dịch chuyển hoạt động giống như CLK cho thanh ghi dịch chuyển vì tín hiệu CLK được đưa ra khắp chân này.
Pin12 (RCLK): Đó là chân CLK của thanh ghi được sử dụng để quan sát o / ps trên các thiết bị được kết nối với các IC này.
Pin10 (SRCLR): Nó là Chốt CLR của Thanh ghi Shift. Ghim này chủ yếu được sử dụng khi chúng ta cần xóa bộ nhớ của thanh ghi.
Pin13 (OE): Nó là Ghim Kích hoạt o / p. Khi chân này được đặt thành CAO thì thanh ghi dịch chuyển được đặt ở điều kiện Trở kháng cao & o / ps sẽ không được truyền. Nếu chúng ta đặt chốt này ở mức thấp, chúng ta có thể nhận được o / ps.
74HC595 IC làm việc
Sơ đồ mạch của IC 74HC595 để điều khiển đèn LED được hiển thị bên dưới. Cần có 3 chân của thanh ghi dịch chuyển để kết nối với Arduino như các chân 11, 12 & 14. Tất cả tám đèn LED sẽ được kết nối đơn giản với IC thanh ghi dịch chuyển này.
Các thành phần cần thiết để thiết kế mạch này chủ yếu bao gồm IC thanh ghi dịch chuyển 74HC595, Arduino UNO, Nguồn điện 5V, Breadboard, 8 đèn LED, Điện trở 1KΩ - 8 và dây kết nối.
Đầu tiên, Pin nối tiếp i / p của Thanh ghi Shift cần kết nối với Pin-4 của Arduino Uno. Sau đó, kết nối cả hai chân CLK & chốt như chân 11 & 12 của IC với chân 5 & 6 của Arduino Uno tương ứng. Các đèn LED được kết nối bằng cách sử dụng điện trở giới hạn dòng 1KΩ vào chân 8 o / p của IC. Nguồn 5V riêng được sử dụng cho IC 74HC595 với GND chung cho Arduino trước khi cấp 5V từ Arduino.
Mã số
Mã đơn giản để kích hoạt 8 đèn LED BẬT trong một chuỗi được hiển thị bên dưới.
int latchPin = 5;
int clkPin = 6;
int dataPin = 4;
byte LED = 0;
void setup ()
{
Serial.begin (9600);
pinMode (latchPin, OUTPUT);
pinMode (dataPin, OUTPUT);
pinMode (clkPin, OUTPUT);
}
void loop ()
{
int i = 0;
LED = 0;
shiftLED ();
chậm trễ (500);
cho (i = 0; i <8; i ++)
{
bitSet (LED, i);
Serial.println (LED);
shiftLED ();
chậm trễ (500);
}
}
void shiftLED ()
{
digitalWrite (latchPin, LOW);
shiftOut (dataPin, clkPin, MSBFIRST, LED);
digitalWrite (latchPin, HIGH);
}
Hoạt động của mạch thanh ghi dịch chuyển này là, lúc đầu, tất cả 8 đèn LED sẽ bị TẮT vì đèn LED biến byte được đặt bằng không. Bây giờ, mỗi bit được đặt thành 1 với chức năng “bitSet” và được chuyển ra ngoài với chức năng “shiftOut”. Tương tự như vậy, mọi đèn LED sẽ được BẬT trong cùng một chuỗi. Nếu bạn muốn tắt đèn LED, bạn có thể sử dụng chức năng 'bitClear'.
IC thanh ghi dịch chuyển 74HC595 được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như máy chủ, điều khiển đèn LED, điều khiển công nghiệp, thiết bị điện tử, chuyển mạch mạng, v.v.
Các ứng dụng
Các ứng dụng của thanh ghi dịch chuyển đầu ra song song đầu vào nối tiếp được hiển thị bên dưới.
- Nói chung, thanh ghi dịch chuyển được sử dụng để lưu trữ dữ liệu tạm thời, được sử dụng như một vòng & Johnson Đổ chuông .
- Chúng được sử dụng để chuyển dữ liệu và thao tác.
- Các flip flops này chủ yếu được sử dụng trong các đường truyền thông ở bất cứ nơi nào cần thiết phải ghép đường dữ liệu thành nhiều đường song song vì thanh ghi dịch chuyển này được sử dụng để thay đổi dữ liệu từ nối tiếp sang song song.
- Chúng được sử dụng để mã hóa và giải mã dữ liệu.
- Thanh ghi dịch chuyển này được sử dụng trong CDMA để tạo mã PN hoặc Số thứ tự tiếng ồn giả.
- Chúng tôi có thể sử dụng chúng để theo dõi dữ liệu của mình!
- Thanh ghi dịch chuyển SIPO được sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật số khác nhau để chuyển đổi dữ liệu.
- Đôi khi, loại thanh ghi dịch chuyển này được kết nối đơn giản với bộ vi xử lý khi cần thêm các chân GPIO.
- Ứng dụng thực tế của thanh ghi dịch chuyển SIPO này là cung cấp dữ liệu đầu ra của bộ vi xử lý tới một chỉ báo bảng điều khiển từ xa.
Vì vậy, đây là tổng quan về SIPO đăng kí ca - mạch, làm việc, bảng sự thật và sơ đồ thời gian với các ứng dụng. Các thành phần thanh ghi dịch chuyển SIPO thường được sử dụng nhất là 74HC595, 74LS164, 74HC164 / 74164, SN74ALS164A, SN74AHC594, SN74AHC595 và CD4094. Các thanh ghi này được sử dụng rất nhanh, dữ liệu có thể được chuyển đổi rất dễ dàng từ nối tiếp sang song song và thiết kế của nó rất đơn giản. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, thanh ghi ca PISO là gì.
