Nell'elettronica digitale, i registri a scorrimento sono i circuiti logici sequenziali che possono memorizzare temporaneamente i dati e forniscono il trasferimento dei dati verso il suo dispositivo di uscita per ogni impulso di clock. Questi sono in grado di trasferire / spostare i dati sia verso destra che verso sinistra in modalità seriale e parallela. In base alla modalità delle operazioni di ingresso / uscita, i registri a scorrimento possono essere utilizzati come registro a scorrimento seriale in uscita parallela, uscita seriale in uscita seriale registro a scorrimento , registro a scorrimento parallelo in parallelo in uscita, registro a scorrimento parallelo in parallelo in uscita. Sulla base dello spostamento dei dati, esistono registri a scorrimento universali e registri a scorrimento bidirezionali. Ecco una descrizione completa del registro a scorrimento universale.

Cos'è un registro universale a turni?

Definizione: Un registro che può memorizzare i dati e / sposta i dati verso destra e verso sinistra insieme alla capacità di carico parallelo è noto come registro a scorrimento universale. Può essere utilizzato per eseguire operazioni di input / output sia in modalità seriale che parallela. Spostamento unidirezionale registri e i registri a scorrimento bidirezionali vengono combinati insieme per ottenere il design del registro a scorrimento universale. È anche noto come registro a scorrimento parallelo in uscita parallela o registro a scorrimento con il carico parallelo.

I registri a scorrimento universali sono in grado di eseguire 3 operazioni come elencato di seguito.

Funzionamento in parallelo - memorizza i dati in parallelo così come i dati in parallelo
Spostamento a sinistra operazione - memorizza i dati e trasferisce i dati spostandosi verso sinistra nel percorso seriale
Sposta a destra operazione - memorizza i dati e trasferisce i dati spostandosi verso destra nel percorso seriale.

Pertanto, i registri a scorrimento universali possono eseguire operazioni di input / output con carichi sia seriali che paralleli.

Diagramma registro a scorrimento universale

Di seguito è mostrato il diagramma dello shift register universale a 4 bit.

Diagramma registro a scorrimento universale

L'ingresso seriale per il controllo shift-right consente il trasferimento dei dati verso destra e tutte le linee di input e output seriali sono collegate alla modalità shift-right. L'input è dato alla porta AND-1 del flip-flop -1 come mostrato in figura tramite pin di ingresso seriale.
L'ingresso seriale per shift-left abilita il trasferimento dei dati verso sinistra e tutte le linee di input e output seriali sono collegate alla modalità shift-left.
Nel trasferimento dati parallelo, tutti gli ingressi e le uscite parallele sono associati al carico parallelo.
Cancella pin cancella il registro e imposta a 0.
Il pin CLK fornisce impulsi di clock per sincronizzare tutte le operazioni.
Nello stato di controllo, le informazioni o i dati nel registro non cambierebbero anche se viene applicato l'impulso di clock.
Se il registro funziona con un carico parallelo e sposta i dati verso destra e verso sinistra, allora funge da registro a scorrimento universale.

Progettazione del registro a turni universale

La progettazione di un registro a scorrimento universale a 4 bit utilizzando multiplexer e infradito è mostrato sotto.

Design universale per registro a turni

S0 e S1 sono i pin selezionati che vengono utilizzati per selezionare la modalità di funzionamento di questo registro. Può essere il funzionamento dello spostamento a sinistra o il funzionamento dello spostamento a destra o la modalità parallela.
Il pin-0 del primo Mux 4 × 1 viene inviato al pin di uscita del primo flip-flop. Osservare i collegamenti come mostrato in figura.
Il pin 1 del primo MUX 4X1 è collegato all'ingresso seriale per lo spostamento a destra. In questa modalità, il registro sposta i dati verso destra.
Allo stesso modo, il pin 2 di 4X1 MUX è collegato all'ingresso seriale per lo spostamento a sinistra. In questa modalità, il registro a scorrimento universale sposta i dati verso sinistra.
M1 sono i dati di ingresso in parallelo forniti al pin 3 del primo MUX 4 × 1 per fornire il funzionamento in modalità parallela e memorizza i dati nel registro.
Allo stesso modo, i restanti bit di dati di input paralleli individuali vengono forniti al pin 3 del relativo 4X1MUX per fornire il caricamento parallelo.
F1, F2, F3 e F4 sono le uscite parallele dei Flip-flop, che sono associate al MUX 4 × 1.

Registro a scorrimento universale funzionante

Dalla figura sopra, selezionata fissa la modalità di funzionamento del registro a scorrimento universale. L'ingresso seriale sposta i dati verso destra e verso sinistra e memorizza i dati all'interno del registro.
Il pin Clear e il pin CLK sono collegati al flip-flop.
M0, M1, M2, M3 sono gli ingressi paralleli mentre F0, F1, F2, F3 sono le uscite parallele dei flip-flop
Quando il pin di ingresso è attivo HIGH, il registro a scorrimento universale carica / recupera i dati in parallelo. In questo caso, il pin di ingresso è direttamente collegato a 4 × 1 MUX
Quando il pin di ingresso (modalità) è attivo LOW, il registro a scorrimento universale sposta i dati. In questo caso, il pin di ingresso è collegato a 4 × 1 MUX tramite NOT gate.
Quando il pin di ingresso (modalità) è collegato a GND (massa), il registro a scorrimento universale funge da registro a scorrimento bidirezionale.
Per eseguire l'operazione shift-right, il pin di ingresso viene alimentato al 1 ° gate AND del 1 ° flip-flop tramite l'ingresso seriale per shit-right.
Per eseguire l'operazione di spostamento a sinistra, il pin di ingresso viene alimentato all'ottava porta AND dell'ultimo flip-flop tramite l'ingresso M.
Se i pin selezionati S0 = 0 e S1 = 0, questo registro non funziona in nessuna modalità. Ciò significa che sarà in uno stato Bloccato o non cambierà stato anche se vengono applicati gli impulsi di clock.
Se i pin selezionati S0 = 0 e S1 = 1, questo registro trasferisce o sposta i dati a sinistra e memorizza i dati.
Se i pin selezionati S0 = 1 e S1 = 0, questo registro sposta i dati a destra e quindi esegue l'operazione di spostamento a destra.
Se i pin selezionati S0 = 1 e S1 = 1, questo registro carica i dati in parallelo. Quindi esegue l'operazione di caricamento parallelo e memorizza i dati.

S0	S1	Modalità di funzionamento
0 “circuito ricevitore radio semplice ”	0	Stato bloccato (nessuna modifica)
0	1	Maiusc-sinistra
1	0	Maiusc-destra
1	1	Caricamento parallelo

Dalla tabella sopra, possiamo osservare che questo registro funziona in tutte le modalità con ingressi seriali / paralleli utilizzando multiplexer 4 × 1 e flip-flop.

Vantaggi

Il vantaggi di un registro a scorrimento universale include il seguente.

Questo registro può eseguire 3 operazioni come shift-left, shift-right e caricamento parallelo.
Memorizza temporaneamente i dati nel registro.
Può eseguire operazioni da seriale a parallela, da parallela a seriale, da parallela a parallela e da seriale a seriale.
Può eseguire operazioni di input-output in entrambe le modalità seriale e parallela.
Una combinazione del registro a scorrimento unidirezionale e del registro a scorrimento bidirezionale fornisce il registro a scorrimento dell'universo.
Questo registro funge da interfaccia tra un dispositivo e un altro per trasferire i dati.

Applicazioni

Il applicazioni di un registro a scorrimento universale include il seguente.

Usato in microcontrollori per espansione I / O
Utilizzato come convertitore da seriale a seriale
Utilizzato come convertitore di dati da parallelo a parallelo
Utilizzato come convertitore di dati da seriale a parallelo.
Utilizzato nel trasferimento dati da seriale a seriale
Utilizzato nel trasferimento dati parallelo.
Utilizzato come elemento di memoria nell'elettronica digitale come i computer.
Utilizzato nelle applicazioni con ritardo temporale
Utilizzato come contatori di frequenza, contatori binari e orologi digitali
Utilizzato nelle applicazioni di manipolazione dei dati.

Quindi, questo riguarda l'universale registro a turni - definizione , diagramma, design, funzionamento, vantaggi e svantaggi. Sono disponibili diversi tipi di registri a 4 bit sotto forma di IC 74291, IC 74395 e molti altri. Ecco una domanda per te: 'Qual è il funzionamento del registro a turni universale bidirezionale?'