Was ist das universelle Schieberegister und seine Funktionsweise?

In der digitalen Elektronik sind Schieberegister die sequentiellen Logikschaltungen, die die Daten vorübergehend speichern können und für jeden Takt die Datenübertragung zu ihrem Ausgabegerät bereitstellen. Diese können die Daten im seriellen und parallelen Modus entweder nach rechts oder nach links übertragen / verschieben. Basierend auf der Art der Eingabe / Ausgabe-Operationen können Schieberegister als Serial-In-Parallel-Out-Schieberegister, Serial-In-Serial-Out verwendet werden Schieberegister , Parallel-In-Parallel-Out-Schieberegister, Parallel-In-Parallel-Out-Schieberegister. Basierend auf der Verschiebung der Daten gibt es universelle Schieberegister und bidirektionale Schieberegister. Hier finden Sie eine vollständige Beschreibung des universellen Schieberegisters.

Was ist ein Universalschieberegister?

Definition: Ein Register, das die Daten speichern und / oder die Daten zusammen mit der Fähigkeit zum parallelen Laden nach rechts und links verschieben kann, ist als universelles Schieberegister bekannt. Es kann verwendet werden, um Eingabe- / Ausgabeoperationen sowohl im seriellen als auch im parallelen Modus auszuführen. Unidirektionale Verschiebung Register und bidirektionale Schieberegister werden miteinander kombiniert, um den Entwurf des universellen Schieberegisters zu erhalten. Es ist auch als Parallel-In-Parallel-Out-Schieberegister oder Schieberegister mit paralleler Last bekannt.

Universelle Schieberegister können 3 Operationen ausführen, wie unten aufgeführt.

• Parallellastbetrieb - speichert die Daten parallel sowie die Daten parallel
• Betrieb nach links verschieben - speichert die Daten und überträgt die Daten, die sich im seriellen Pfad nach links verschieben
• Betrieb nach rechts verschieben - speichert die Daten und überträgt die Daten, indem sie im seriellen Pfad nach rechts verschoben wird.

Daher können universelle Schieberegister Eingangs- / Ausgangsoperationen sowohl mit seriellen als auch parallelen Lasten ausführen.

Universelles Schieberegisterdiagramm

Das 4-Bit-Universal-Schieberegisterdiagramm ist unten dargestellt.

Universelles Schieberegisterdiagramm

• Der serielle Eingang für die Steuerung nach rechts ermöglicht die Datenübertragung nach rechts, und alle seriellen Eingangs- und Ausgangsleitungen sind mit dem Modus nach rechts verbunden. Der Eingang wird über das serielle Eingangspin an das UND-Gatter-1 des Flip-Flops -1 gegeben, wie in der Figur gezeigt.
• Der serielle Eingang für Linksverschiebung ermöglicht die Datenübertragung nach links und alle seriellen Eingangs- und Ausgangsleitungen sind mit dem Linksverschiebungsmodus verbunden.
• Bei der parallelen Datenübertragung sind alle parallelen Ein- und Ausgangsleitungen der parallelen Last zugeordnet.
• Clear Pin löscht das Register und setzt auf 0.
• Der CLK-Pin liefert Taktimpulse, um alle Operationen zu synchronisieren.
• Im Steuerzustand würden sich die Informationen oder Daten im Register nicht ändern, obwohl der Taktimpuls angelegt wird.
• Wenn das Register mit einer parallelen Last arbeitet und die Daten nach rechts und links verschiebt, fungiert es als universelles Schieberegister.

Design des Universal Shift Register

Der Entwurf eines 4-Bit-Universalschieberegisters unter Verwendung von Multiplexer und Flip-Flops wird unten gezeigt.

Universelles Schieberegister-Design

• S0 und S1 sind die ausgewählten Pins, mit denen der Betriebsmodus dieses Registers ausgewählt wird. Dies kann ein Linksschaltbetrieb oder ein Rechtsverschiebungsbetrieb oder ein Parallelmodus sein.
• Pin-0 des ersten 4 × 1-Mux wird dem Ausgangspin des ersten Flip-Flops zugeführt. Beachten Sie die Anschlüsse wie in der Abbildung gezeigt.
• Pin-1 des ersten 4X1 MUX ist für die Rechtsverschiebung mit dem seriellen Eingang verbunden. In diesem Modus verschiebt das Register die Daten nach rechts.
• In ähnlicher Weise ist Pin-2 von 4X1 MUX mit dem seriellen Eingang für Linksverschiebung verbunden. In diesem Modus verschiebt das universelle Schieberegister die Daten nach links.
• M1 sind die parallelen Eingangsdaten, die an Pin-3 des ersten 4 × 1-MUX gegeben werden, um einen Parallelmodusbetrieb bereitzustellen und die Daten in dem Register zu speichern.
• In ähnlicher Weise werden verbleibende einzelne parallele Eingangsdatenbits an den Pin-3 des zugehörigen 4X1MUX gegeben, um eine parallele Belastung bereitzustellen.
• F1, F2, F3 und F4 sind die parallelen Ausgänge von Flip-Flops, die dem 4 × 1-MUX zugeordnet sind.

Universelles Schieberegister funktioniert

• Aus der obigen Abbildung wählen ausgewählte Pins die Funktionsweise des universellen Schieberegisters. Die serielle Eingabe verschiebt die Daten nach rechts und links und speichert die Daten im Register.
• Clear Pin und CLK Pin sind mit dem Flip-Flop verbunden.
• M0, M1, M2, M3 sind die parallelen Eingänge, während F0, F1, F2, F3 die parallelen Ausgänge von Flip-Flops sind
• Wenn der Eingangspin HIGH aktiv ist, lädt / ruft das universelle Schieberegister die Daten parallel ab. In diesem Fall ist der Eingangspin direkt mit 4 × 1 MUX verbunden
• Wenn der Eingangspin (Modus) auf LOW aktiv ist, verschiebt das universelle Schieberegister die Daten. In diesem Fall ist der Eingangspin über das NOT-Gatter mit 4 × 1 MUX verbunden.
• Wenn der Eingangspin (Modus) mit GND (Masse) verbunden ist, fungiert das universelle Schieberegister als bidirektionales Schieberegister.
• Um die Shift-Right-Operation durchzuführen, wird der Eingangspin über den seriellen Eingang für Shit-Right dem 1. UND-Gatter des 1. Flip-Flops zugeführt.
• Um die Verschiebung nach links durchzuführen, wird der Eingangspin über Eingang M dem 8. UND-Gatter des letzten Flipflops zugeführt.
• Wenn die ausgewählten Pins S0 = 0 und S1 = 0 sind, arbeitet dieses Register in keinem Modus. Das heißt, es befindet sich in einem gesperrten Zustand oder in keinem Änderungszustand, obwohl die Taktimpulse angelegt sind.
• Wenn die ausgewählten Pins S0 = 0 und S1 = 1 sind, überträgt oder verschiebt dieses Register die Daten nach links und speichert die Daten.
• Wenn die ausgewählten Pins S0 = 1 und S1 = 0 sind, verschiebt dieses Register die Daten nach rechts und führt daher die Rechtsverschiebungsoperation aus.
• Wenn die ausgewählten Pins S0 = 1 und S1 = 1 sind, lädt dieses Register die Daten parallel. Daher führt es den parallelen Ladevorgang durch und speichert die Daten.

Aus der obigen Tabelle können wir ersehen, dass dieses Register in allen Modi mit seriellen / parallelen Eingängen unter Verwendung von 4 × 1-Multiplexern und Flip-Flops arbeitet.

Vorteile

Das Vorteile eines universellen Schieberegisters das Folgende einschließen.

• Dieses Register kann drei Operationen ausführen, z. B. Linksverschiebung, Rechtsverschiebung und paralleles Laden.
• Speichert die Daten vorübergehend mit im Register.
• Es kann serielle zu parallele, parallele zu serielle, parallele zu parallele und serielle zu serielle Operationen ausführen.
• Es kann Eingabe-Ausgabe-Operationen sowohl in den Modi seriell als auch parallel ausführen.
• Eine Kombination des unidirektionalen Schieberegisters und des bidirektionalen Schieberegisters ergibt das Universumsschieberegister.
• Dieses Register fungiert als Schnittstelle zwischen einem Gerät und einem anderen Gerät, um die Daten zu übertragen.

Anwendungen

Das Anwendungen eines universellen Schieberegisters das Folgende einschließen.

• Benutzt in Mikrocontroller für die E / A-Erweiterung
• Wird als Seriell-Seriell-Wandler verwendet
• Wird als Parallel-Parallel-Datenkonverter verwendet
• Wird als Seriell-Parallel-Datenkonverter verwendet.
• Wird bei der Datenübertragung von Seriell zu Seriell verwendet
• Wird bei der parallelen Datenübertragung verwendet.
• Wird als Speicherelement in der digitalen Elektronik wie Computern verwendet.
• Wird in Zeitverzögerungsanwendungen verwendet
• Wird als Frequenzzähler, Binärzähler und Digitaluhren verwendet
• Wird in Datenmanipulationsanwendungen verwendet.

Hier dreht sich also alles um das Universelle Schieberegister - Definition , Diagramm, Design, Arbeitsweise, Vor- und Nachteile. Es gibt verschiedene Arten von 4-Bit-Registern, die in Form von IC 74291, IC 74395 und vielen mehr verfügbar sind. Hier ist eine Frage an Sie: 'Wie funktioniert das bidirektionale universelle Schieberegister?'