Generalmente, un registro può essere definito come un dispositivo utilizzato per memorizzare i dati binari, ma se si desidera memorizzare più bit di dati, viene utilizzato un set di flip flop collegati in serie. I dati memorizzati nei registri possono essere spostati utilizzando i registri a scorrimento sul lato destro o sinistro fornendo impulsi CLK. Registro a scorrimento è un gruppo di infradito utilizzato per memorizzare più bit di dati. Allo stesso modo, un registro a scorrimento con n bit può essere formato semplicemente collegando n flip-flop ovunque ogni flip-flop memorizzi semplicemente un singolo bit di dati. Una volta che il registro sposta i bit sul lato destro, è il registro di spostamento destro, mentre se si sposta sul lato sinistro, è noto come registro di spostamento sinistro. Questo articolo discute una panoramica di uno dei tipi di registro a scorrimento, ovvero registro a scorrimento seriale in parallelo in uscita o Registro a scorrimento SIPO .
Che cos'è il registro a scorrimento SIPO?
Il registro a scorrimento che consente l'uscita parallela dell'ingresso seriale è noto come registro a scorrimento SIPO. Nel registro SIPO, il termine SIPO sta per ingresso seriale uscita parallela. In questo tipo di registro a scorrimento, i dati di input vengono forniti bit per bit in serie. Per ogni impulso di clock, i dati di ingresso in tutte le FF possono essere spostati di una singola posizione. L'o/p ad ogni flip-flop può essere ricevuto in parallelo.
Schema elettrico
Il Schema elettrico del registro a scorrimento SISO è mostrato di seguito. Questo circuito può essere costruito con flip-flop 4 D che sono collegati come mostrato nello schema dove il segnale CLR è dato in aggiunta al segnale CLK a tutti gli FF o RESET. Nel circuito sopra, la prima uscita FF è data al secondo ingresso FFs. Tutti questi quattro flip-flop D sono collegati tra loro in serie perché lo stesso segnale CLK è dato a ogni flip-flop.
Funzionamento del registro a scorrimento SIPO
Il funzionamento del registro a turni SIPO è; che prende i dati seriali in ingresso dal primo flip flop del lato sinistro e genera un'uscita dati parallela. Il circuito del registro a scorrimento SIPO a 4 bit è mostrato di seguito. Il funzionamento di questo registro a scorrimento è che prima tutti i flip flop dal circuito da FF1 a FF4 devono RESET in modo che tutte le uscite di FF come da QA a QD siano a livello zero logico, quindi non ci sono dati paralleli in uscita.
La costruzione del registro a scorrimento SIPO è mostrata sopra. Nel diagramma, la prima uscita del flip flop 'QA' è collegata al secondo ingresso del flip flop 'DB'. La seconda uscita del flip flop 'QB' è collegata al terzo ingresso del flip flop DC e la terza uscita del flip flop 'QC' è collegata al quarto ingresso del flip flop 'DD. Qui, QA, QB, QC e QD sono output di dati.
Inizialmente, tutta l'uscita diventerà zero quindi senza impulso CLK; tutti i dati diventeranno zero. Prendiamo un esempio di input di dati a 4 bit come 1101. Se applichiamo il primo impulso di clock '1' al primo flip flop, i dati da inserire in FF e QA diventano '1' e rimangono tutte le uscite come QB , QC e QD diventeranno zero. Quindi il primo output di dati è '1000'
Se applichiamo il secondo impulso di clock come '0' al primo flip flop, QA diventa '0', QB diventa '0', QC diventa '0' e QD diventa '0'. Quindi il secondo output di dati diventerà '0100' a causa del processo di spostamento a destra.
Se applichiamo il terzo impulso di clock come '1' al primo flip flop, QA diventa '1', QB diventa '0', QC diventa '1' e QD diventa '0'. Quindi il terzo output di dati diventerà '1011' a causa del processo di spostamento a destra.
Se applichiamo il quarto impulso di clock come '1' al primo flip flop, QA diventa '1', QB diventa '1', QC diventa '0' e QD diventa '1'. Quindi il terzo output di dati diventerà '1101' a causa del processo di spostamento a destra.
Tabella di verità del registro a scorrimento SIPO
Di seguito è riportata la tabella di verità del registro a scorrimento SIPO.
Diagramma temporale
Il diagramma temporale del registro a scorrimento SIPO è mostrato di seguito.
Qui stiamo usando un segnale CLK i/p con fronte positivo. In un primo impulso di clock i dati di ingresso diventano QA = '1' e tutti gli altri valori come QB, QC e QD diventano '0'. Quindi l'output diventerà '1000'. Nel secondo impulso di clock, l'uscita diventerà '0101'. Nel terzo impulso di clock, l'uscita diventerà '1010' e nel quarto impulso di clock, l'uscita diventerà '1101'.
Codice Verilog del registro a scorrimento SIPO
Di seguito è riportato il codice Verilog per il registro a scorrimento SIPO.
modulo sipomod(clk,clear, si, po);
inserire clk, si,cancella;
uscita [3:0] po;
reg [3:0] tmp;
reg [3:0] po;
sempre @(clk posege)
inizio
se (chiaro)
tmp <= 4'b0000;
altro
tmp <= tmp << 1;
tmp[0] <= si;
po = tmp;
fine
modulo terminale
74HC595 Circuito del registro a scorrimento SIPO IC e funzionamento
Un IC 74HC595 è un registro a scorrimento seriale a 8 bit in uscita parallela, quindi utilizza gli ingressi in serie e fornisce uscite parallele. Questo circuito integrato include 16 pin ed è disponibile in diversi pacchetti come SOIC, DIP, TSSOP e SSOP.
La configurazione dei pin del 74HC595 è mostrata di seguito, dove ogni pin è discusso di seguito.
Pin da 1 a 7 e 15 (da QB a QH e QA): Questi sono i pin o/p utilizzati per collegare dispositivi di uscita come display a 7 segmenti e LED.
Pin8 (GND): Questo pin GND è semplicemente collegato al pin GND dell'alimentatore o del microcontrollore.
Pin9 (QH): Questo pin viene utilizzato per connettersi al pin SER di un IC diverso e fornire lo stesso segnale CLK a entrambi i circuiti integrati in modo che si comportino come un unico circuito integrato con 16 uscite.
Pin16 (Vcc): Questo pin viene utilizzato per il collegamento al microcontrollore altrimenti Alimentazione perché è un IC a livello logico 5V.
Pin14 (BE): È il Pin i/p seriale in cui i dati vengono inseriti in serie in questo pin.
Pin11 (SRCLK): È il pin CLK del registro a scorrimento che funziona come il CLK per il registro a scorrimento perché il segnale CLK viene fornito attraverso questo pin.
Pin12 (RCLK): È il pin del registro CLK che viene utilizzato per osservare o/ps sui dispositivi collegati a questi circuiti integrati.
Pin10 (SRCLR): È il pin CLR del registro a scorrimento. Questo pin viene utilizzato principalmente quando dobbiamo cancellare la memoria del registro.
Pin13 (OE): È il pin di abilitazione o/p. Una volta che questo pin è impostato su HIGH, lo shift register è impostato su una condizione di impedenza elevata e o/ps non vengono trasmessi. Se impostiamo questo pin su basso, possiamo ottenere l'o/ps.
74HC595 CI Funzionante
Di seguito è mostrato lo schema elettrico del circuito integrato 74HC595 per il controllo dei LED. I 3 pin del registro a scorrimento sono necessari per essere collegati ad Arduino come i pin 11, 12 e 14. Tutti gli otto LED saranno semplicemente collegati a questo circuito integrato del registro a scorrimento.
I componenti necessari per progettare questo circuito includono principalmente un IC 74HC595 Shift Register, Arduino UNO, alimentatore 5V, breadboard, 8 LED, resistori 1KΩ - 8 e cavi di collegamento.
Innanzitutto, il Pin Serial i/p dello Shift Register deve essere connesso al Pin-4 di Arduino Uno. Successivamente, collega entrambi i pin CLK e latch come i pin 11 e 12 di IC ai pin 5 e 6 di Arduino Uno rispettivamente. I LED sono collegati utilizzando resistori di limitazione della corrente da 1KΩ ai pin 8-o/p dell'IC. Un alimentatore separato da 5 V viene utilizzato per 74HC595 IC con GND comune ad Arduino prima di fornire 5 V da Arduino.
Codice
Di seguito è riportato il semplice codice per l'attivazione di 8 LED accesi in serie.
int latchPin = 5;
int clkPin = 6;
int dataPin = 4;
byte LED = 0;
configurazione vuota ()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(latchPin, OUTPUT);
pinMode(dataPin, OUTPUT);
pinMode(clkPin, OUTPUT);
}
ciclo vuoto()
{
int i=0;
LED = 0;
shiftLED();
ritardo(500);
per (i = 0; i < 8; i++)
{
bitSet(LED, i);
Serial.println(LED);
shiftLED();
ritardo(500);
}
}
void shiftLED()
{
digitalWrite(latchPin, LOW);
shiftOut(dataPin, clkPin, MSBFIRST, LED);
digitalWrite(latchPin, HIGH);
}
Il funzionamento di questo circuito del registro a scorrimento è che all'inizio tutti gli 8 LED verranno spenti perché il LED della variabile byte è impostato su zero. Ora, ogni bit è impostato su 1 con la funzione 'bitSet' e viene spostato fuori con la funzione 'shiftOut'. Allo stesso modo, tutti i LED della stessa serie verranno accesi. Se vuoi spegnere il LED, puoi utilizzare la funzione 'bitClear'.
L'IC 74HC595 Shift Register è utilizzato in diverse applicazioni come server, controllo LED, controllo industriale, apparecchiature elettroniche, switch di rete, ecc.
Applicazioni
Il applicazioni del registro a scorrimento con ingresso seriale e uscita parallela è mostrato di seguito.
- Generalmente, il registro a scorrimento viene utilizzato per la memorizzazione di dati temporanei, utilizzati come ring & Johnson Contatore ad anelli .
- Questi sono usati per il trasferimento di dati e la manipolazione.
- Questi flip flop sono utilizzati principalmente all'interno di linee di comunicazione ovunque sia necessaria una linea di dati che si de-multipla in numerose linee parallele poiché questo registro a scorrimento viene utilizzato per modificare i dati da seriale a parallelo.
- Questi sono usati per la crittografia e la decrittografia dei dati.
- Questo registro a scorrimento viene utilizzato all'interno di CDMA per generare codice PN o numero di sequenza di pseudo rumore.
- Possiamo usarli per tracciare i nostri dati!
- Il registro a scorrimento SIPO viene utilizzato in diverse applicazioni digitali per la conversione dei dati.
- A volte, questo tipo di registro a scorrimento viene semplicemente collegato al microprocessore una volta che sono necessari più pin GPIO.
- L'applicazione pratica di questo registro a scorrimento SIPO consiste nel fornire i dati di uscita del microprocessore a un indicatore del pannello remoto.
Quindi, questa è una panoramica della SIPO registro a scorrimento – circuito, lavoro, tavola di verità e diagramma temporale con applicazioni. I componenti del registro a scorrimento SIPO più utilizzati sono 74HC595, 74LS164, 74HC164/74164, SN74ALS164A, SN74AHC594, SN74AHC595 e CD4094. Questi registri sono molto veloci nell'uso, i dati possono essere convertiti molto facilmente da seriale a parallelo e il suo design è semplice. Ecco una domanda per te, qual è il registro a scorrimento PISO.
