Какво е SIPO Shift Register: верига, работа, таблица на истината и нейните приложения

Какво е SIPO Shift Register: верига, работа, таблица на истината и нейните приложения

Като цяло регистърът може да се дефинира като устройство, използвано за съхраняване на двоични данни, но ако искате да съхранявате множество битове данни, тогава се използва набор от тригери, които са свързани последователно. Данните, които се съхраняват в регистрите, могат да бъдат изместени чрез използване на регистри за преместване от дясната или лявата страна чрез предоставяне на CLK импулси. Shift регистър е група от джапанки използвани за съхраняване на множество битове данни. По подобен начин може да се формира преместващ регистър с n-бита чрез просто свързване на n тригера, където всеки тригер просто съхранява един бит данни. След като регистърът измести битовете в дясната страна, това е десният регистър за преместване, докато ако се премести в лявата страна, тогава той е известен като ляв регистър за преместване. Тази статия обсъжда преглед на един от видовете регистър за смяна, а именно сериен в паралелен изходен регистър за смяна или Сменен регистър на SIPO .




Какво е SIPO Shift Register?

Преместващият регистър, който позволява сериен вход и паралелен изход, е известен като SIPO преместващ регистър. В регистъра SIPO терминът SIPO означава сериен вход паралелен изход. В този тип преместващ регистър входните данни се подават бит по бит последователно. За всеки тактов импулс входните данни във всички FF могат да бъдат изместени с една позиция. O/p на всеки тригер може да бъде получен паралелно.

Електрическа схема

The SISO схема на смяна на регистъра е показано по-долу. Тази схема може да бъде изградена с 4 D тригера, които са свързани, както е показано на диаграмата, където сигналът CLR се подава допълнително към сигнала CLK към всички FFs o тях RESET. В горната схема първият FF изход се дава на втория FF вход. Всички тези четири D тригера са свързани един с друг последователно, тъй като един и същ CLK сигнал се дава на всеки тригер.





  SIPO Shift Register Diagram
SIPO Shift Register Diagram

Работа на Сменен регистър на SIPO

Работата на сменния регистър на SIPO е; че приема серийните входни данни от първия тригер от лявата страна и генерира паралелен изход на данни. Веригата на 4-битовия регистър на смяна на SIPO е показана по-долу. Работата на този регистър за смяна е, че първо всички тригери от веригата от FF1 до FF4 трябва да се НУЛИРАТ, така че всички изходи на FF като QA до QD да бъдат на ниво логическа нула, така че няма паралелен изход на данни.

Конструкцията на сменния регистър на SIPO е показана по-горе. В диаграмата първият изход на тригера „QA“ е свързан към втория вход на тригера „DB“. Вторият изход на тригер „QB“ е свързан към третия вход на тригер DC, а третият изход на тригер „QC“ е свързан към четвъртия вход на тригер „DD“. Тук QA, QB, QC и QD са изходни данни.



Първоначално целият изход ще стане нула, така че без CLK импулс; всички данни ще станат нула. Нека вземем пример за въвеждане на 4-битови данни като 1101. Ако приложим първия тактов импулс '1' към първия тригер, данните, които трябва да бъдат въведени в FF и QA, стават '1' и остават всички изходи като QB , QC и QD ще станат нула. Така че първите изходни данни са „1000“

Ако приложим втория тактов импулс като „0“ към първия тригер, тогава QA става „0“, QB става „0“, QC става „0“ и QD става „0“. Така вторият изход на данни ще стане „0100“ поради процеса на смяна надясно.

Ако приложим третия тактов импулс като „1“ към първия тригер, тогава QA става „1“, QB става „0“, QC става „1“ и QD става „0“. Така третият изход на данни ще стане „1011“ поради процеса на смяна надясно.
Ако приложим четвъртия тактов импулс като „1“ към първия тригер, тогава QA става „1“, QB става „1“, QC става „0“ и QD става „1“. Така третият изход на данни ще стане „1101“ поради процеса на смяна надясно.

SIPO Shift Register Truth Table

Таблицата на истината на регистъра за смяна на SIPO е показана по-долу.

  SIPO Shift Register Truth Table
SIPO Shift Register Truth Table

Времева диаграма

The времева диаграма на регистъра за смяна на SIPO е показано по-долу.

  Времева диаграма
Времева диаграма

Тук използваме положителен фронт CLK i/p сигнал. В първия тактов импулс входните данни стават QA = ‘1’ и всички други стойности като QB, QC и QD стават ‘0’. Така изходът ще стане „1000“. Във втория тактов импулс изходът ще стане „0101“. При третия тактов импулс изходът ще стане „1010“, а при четвъртия тактов импулс изходът ще стане „1101“.

SIPO Shift Register Verilog Code

Кодът на Verilog за регистъра за смяна на SIPO е показан по-долу.

модул sipomod(clk,clear,si,po);
вход clk, si, изчистване;
изход [3:0] po;
reg [3:0] tmp;
reg [3:0] po;
винаги @(posedge clk)
започвам
ако (ясно)
tmp <= 4’b0000;
друго
tmp <= tmp << 1;
tmp[0] <= да;
po = tmp;
край
краен модул

74HC595 IC SIPO Shift Register Схема и нейната работа

74HC595 IC е 8-битов сериен в паралелен изходящ регистър за смяна, така че използва входове последователно и осигурява паралелни изходи. Тази IC включва 16 пина и се предлага в различни пакети като SOIC, DIP, TSSOP и SSOP.

Конфигурацията на щифта на 74HC595 е показана по-долу, като всеки щифт е разгледан по-долу.

Изводи 1 до 7 и 15 (QB към QH и QA): Това са o/p изводите, които се използват за свързване на изходни устройства като 7-сегментни дисплеи и светодиоди.

Pin8 (GND): Този щифт GND просто се свързва към щифта GND на захранването на микроконтролера.

Pin9 (QH): Този щифт се използва за свързване към щифта SER на различна ИС и подаване на един и същ CLK сигнал към двете ИС, така че да работят като една ИС, включваща 16 изхода.

Pin16 (Vcc): Този щифт се използва за свързване към микроконтролера в противен случай захранване, тъй като е 5V логическо ниво IC.

Pin14 (BE): Това е серийният i/p щифт, където данните се въвеждат серийно в този щифт.

Pin11 (SRCLK): Това е щифтът CLK на регистъра за преместване, който работи като CLK за регистъра за преместване, тъй като сигналът CLK се подава през този щифт.

Pin12 (RCLK): Това е щифтът Register CLK, който се използва за наблюдение на o/ps на устройствата, които са свързани към тези ИС.

Pin10 (SRCLR): Това е CLR щифтът на регистъра за преместване. Този щифт се използва главно, когато трябва да изчистим паметта на регистъра.

Pin13 (OE): Това е щифтът за активиране на o/p. След като този щифт е настроен на HIGH, тогава регистърът за смяна е настроен на състояние с висок импеданс и o/ps не се предават. Ако зададем този пин на ниско, можем да получим o/ps.

74HC595 IC  Работеща

Схемата на веригата на 74HC595 IC за управление на светодиоди е показана по-долу. 3-те пина на регистъра за смяна са необходими за свързване към Arduino като щифтове 11, 12 и 14. Всичките осем светодиода ще бъдат просто свързани към този IC на регистъра за смяна.

Необходимите компоненти за проектиране на тази схема включват основно IC 74HC595 Shift Register, Arduino UNO, 5V захранване, макетна платка, 8 светодиода, 1KΩ резистори – 8 и свързващи проводници.

  74HC595 IC Shift Register Схема на веригата
74HC595 IC Shift Register Схема на веригата

Първо, серийният i/p щифт на регистъра за преместване трябва да се свърже с пин-4 на Arduino Uno. След това свържете както CLK, така и заключващите щифтове като щифтове 11 и 12 на IC съответно към щифтове 5 и 6 на Arduino Uno. Светодиодите са свързани чрез използване на резистори за ограничаване на тока 1KΩ към 8-o/p пина на IC. Отделно 5V захранване се използва за 74HC595 IC с общ GND към Arduino преди подаване на 5V от Arduino.

Код

Простият код за активиране на 8 LED светодиода в серия е показан по-долу.

int latchPin = 5;
int clkPin = 6;
int dataPin = 4;
байт LED = 0;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(latchPin, OUTPUT);
pinMode(dataPin, OUTPUT);
pinMode(clkPin, ИЗХОД);
}
void loop()
{
int i=0;
LED = 0;
shiftLED();
забавяне (500);
за (i = 0; i < 8; i++)
{
bitSet(LED, i);
Serial.println(LED);
shiftLED();
забавяне (500);
}
}
void shiftLED()
{
digitalWrite(latchPin, LOW);
shiftOut(dataPin, clkPin, MSBFIRST, LED);
digitalWrite(latchPin, HIGH);
}

Работата на тази схема на регистъра за преместване е, че първо всичките 8 светодиода ще бъдат изключени, тъй като светодиодът на байт променливата е настроен на нула. Сега всеки бит е зададен на 1 с функцията 'bitSet' и се измества с функцията 'shiftOut'. По същия начин всеки светодиод ще бъде включен в същата серия. Ако искате да изключите светодиода, тогава можете да използвате функцията 'bitClear'.

74HC595 Shift Register IC се използва в различни приложения като сървъри, светодиодно управление, индустриално управление, електронни уреди, мрежови комутатори и др.

Приложения

The приложения на сериен вход паралелен изход регистър за смяна е показано по-долу.

  • Като цяло регистърът за смяна се използва за съхраняване на временни данни, използвани като пръстен и Джонсън Брояч на пръстени .
  • Те се използват за прехвърляне на данни и манипулиране.
  • Тези тригери се използват главно в комуникационните линии, където е необходимо де-мултиплексиране на линия за данни в множество паралелни линии, тъй като този регистър за преместване се използва за промяна на данните от серийни към паралелни.
  • Те се използват за криптиране и декриптиране на данни.
  • Този преместващ регистър се използва в рамките на CDMA за генериране на PN код или пореден номер на псевдо шум.
  • Можем да ги използваме за проследяване на нашите данни!
  • Регистърът за смяна на SIPO се използва в различни цифрови приложения за преобразуване на данни.
  • Понякога този тип преместващ регистър просто се свързва към микропроцесора, след като са необходими повече GPIO пинове.
  • Практическото приложение на този регистър за преместване на SIPO е да даде изходните данни на микропроцесора на индикатор на отдалечен панел.

Така че това е преглед на SIPO смяна регистър – верига, работа, таблица на истината и времева диаграма с приложения. Най-често използваните компоненти на регистъра за преместване на SIPO са 74HC595, 74LS164, 74HC164/74164, SN74ALS164A, SN74AHC594, SN74AHC595 и CD4094. Тези регистри се използват много бързо, данните могат да се преобразуват много лесно от сериен в паралелен и дизайнът му е прост. Ето един въпрос към вас, какво представлява регистърът за смяна на PISO.