19、数字电路中的移位寄存器与计数器详解

数字电路中的移位寄存器与计数器详解

1. 移位寄存器的原理与应用

1.1 移位操作与数值变化

在数字电路里，一个数通常由 8 位（即一个字节）表示，最高有效位在左边。当把这些位向右移动一位时，字节的值就会除以 2；若向左移动一位，字节的值则会乘以 2（前提是有额外的寄存器来存储左移后移出的最高有效位）。

例如，有一个二进制数 10010110，它在移位寄存器的 8 个触发器中表示。计算其十进制值，把值为 1 的位对应的位权相加，即 128 + 16 + 4 + 2 = 150。当将这个二进制数左移一位后，最左边的位移到额外的位置，最右边插入一个 0，得到新的二进制数。假设最左边额外位置的位权是 256，此时新的十进制值为 256 + 32 + 8 + 4 = 300，正好是原来的 2 倍。而将这个二进制数右移一位，最左边引入一个 0，新的十进制值为 64 + 8 + 2 + 1 = 75，是原来的一半。

1.2 移位寄存器的缓冲作用

移位寄存器还能作为两个时钟速度不同的电路之间的缓冲器。第一个电路将数据按时钟信号输入移位寄存器，然后第二个电路再按其时钟信号将数据输出。有些移位寄存器支持两个时钟输入，可用于此目的。

1.3 移位寄存器可能出现的问题

1.3.1 分类混淆

由于移位寄存器与二进制纹波计数器在功能上有相似之处，一些元件供应商有时会把移位寄存器列为计数器。实际上，二进制计数器的输出通常具有 1、2、4、8……这样的位权值，而移位寄存器的输出没有位权值。在查找移位寄存器时，可以通过指定“计数序列”为串行到并行、串行到串行、并行到串行或并行到并行来找到它。如果“