移位暫存器的應用

在上一章中，我們討論了四種類型的移位暫存器。根據需求，我們可以使用其中一種移位暫存器。以下是移位暫存器的應用。

移位暫存器用作並串轉換器，它將並行資料轉換為序列資料。它在模數轉換器(ADC)模組後的傳送器部分使用。

移位暫存器用作串並轉換器，它將序列資料轉換為並行資料。它在數模轉換器(DAC)模組之前的接收器部分使用。

移位暫存器與一些附加閘電路一起生成一系列的零和一。因此，它用作序列發生器。

移位暫存器也用作計數器。根據最右邊D觸發器的輸出連線到序列輸入的方式，計數器分為兩種型別。它們是環形計數器和約翰遜環形計數器。

在本章中，讓我們逐一討論這兩種計數器。

環形計數器

在上一章中，我們討論了序列輸入-並行輸出(SIPO)移位暫存器的操作。它以序列形式接收來自外部的資料，需要'N'個時鐘脈衝才能移動'N'位資料。

類似地，'N'位環形計數器執行類似的操作。但唯一的區別是，最右邊D觸發器的輸出作為最左邊D觸發器的輸入，而不是從外部應用資料。因此，環形計數器產生一系列狀態(零和一的模式)，並且每'N'個時鐘週期重複一次。

下圖顯示了3位環形計數器的框圖。

3位環形計數器僅包含一個3位SIPO移位暫存器。最右邊D觸發器的輸出連線到最左邊D觸發器的序列輸入。

假設，從最左邊到最右邊的D觸發器的初始狀態為$\mathrm{Q_{2}Q_{1}Q_{0} \: = \: 001}$。這裡，$\mathrm{Q_{2}}$和$\mathrm{Q_{0}}$分別為MSB和LSB。我們可以從下表瞭解環形計數器的執行情況。

在沒有時鐘訊號的情況下，D觸發器的初始狀態為$\mathrm{Q_{2}Q_{1}Q_{0} \: = \: 001}$。此狀態在時鐘訊號的每個三個正邊沿躍遷後重復。

因此，對於時鐘訊號的每個正邊沿，會發生以下操作。

第一個D觸發器的序列輸入獲得第三個觸發器的先前輸出。因此，第一個D觸發器的當前輸出等於第三個觸發器的先前輸出。

第一個和第二個D觸發器的先前輸出向右移動一位。這意味著第二個和第三個D觸發器的當前輸出等於第一個和第二個D觸發器的先前輸出。

約翰遜環形計數器

約翰遜環形計數器的操作類似於環形計數器。但唯一的區別是，最右邊D觸發器的反相輸出作為最左邊D觸發器的輸入，而不是正常的輸出。因此，'N'位約翰遜環形計數器產生一系列狀態(零和一的模式)，並且每'2N'個時鐘週期重複一次。

約翰遜環形計數器也稱為扭曲環形計數器和擺尾環形計數器。下圖顯示了3位約翰遜環形計數器的框圖。

3位約翰遜環形計數器也僅包含一個3位SIPO移位暫存器。最右邊D觸發器的反相輸出連線到最左邊D觸發器的序列輸入。

假設，最初所有D觸發器都被清零。因此，$\mathrm{Q_{2}Q_{1}Q_{0} \: = \: 000}$。這裡，$\mathrm{Q_{2}}$和$\mathrm{Q_{0}}$分別為MSB和LSB。我們可以從下表瞭解約翰遜環形計數器的執行情況。

在沒有時鐘訊號的情況下，D觸發器的初始狀態為$\mathrm{Q_{2}Q_{1}Q_{0} \: = \: 000}$。此狀態在時鐘訊號的每個六個正邊沿躍遷後重復。

因此，對於時鐘訊號的每個正邊沿，會發生以下操作。

第一個D觸發器的序列輸入獲得第三個觸發器的先前反相輸出。因此，第一個D觸發器的當前輸出等於第三個觸發器的先前反相輸出。

第一個和第二個D觸發器的先前輸出向右移動一位。這意味著第二個和第三個D觸發器的當前輸出等於第一個和第二個D觸發器的先前輸出。