移位寄存器在实际应用中的作用

一、环形计数器

环形计数器的特点是随着移位脉冲CP的输入，电路按某一方向进行移位操作，向左或向右依次输出1个高电平。对于N位的移位寄存器，可将DSR接最右端触发器的输出QN－1构成右移位环形计数器，反之可构成左移位环形计数器。图5.6.8所示为由CT74LS194构成的4位简单环形计数器。

图5.6.8　由CT74LS194构成的简单环形计数器

图5.6.9　由CT74LS194构成的简单环形计数器的状态图

通过分析，可得到的状态图如图5.6.9所示。如果取D0D1D2D3＝1000，先使M1＝1，在CP作用下，输入数据被置入移位寄存器，Q0Q1Q2Q3＝D0D1D2D3＝1000，然后使M1＝0，即M1M0＝01，移位寄存器进行右移位操作，Q0～Q3依次输出高电平，经过4个CP后电路返回初始状态。但从状态图可知，该电路不能进行自启动。

为克服上述电路没有自启动能力的缺点，根据同步时序逻辑电路的设计方法和单向移位寄存器的电路结构，可得到改进后由CT74LS194构成的具有自启动能力的环形计数器如图5.6.10所示，其状态图请读者自行分析。

图5.6.10　由CT74LS194构成的具有自启动能力的环形计数器

环形计数器的优点是可直接得到不需要经过译码的顺序脉冲，输出的顺序脉冲的抗干扰能力较强，主要缺点是电路状态利用率不高。

二、扭环计数器

扭环计数器又称为约翰逊计数器，其特点是随着移位脉冲CP的输入，电路中每次只有一个触发器翻转，同时电路进行移位操作，输出按某一方向依次增加或减少1个高电平。对于N位的移位寄存器，可将DSR接最右端触发器的输出端构成右移位扭环计数器，反之可构成左移位扭环计数器。图5.6.11所示为由CT74LS194构成的八进制扭环计数器。

图5.6.11　由CT74LS194构成的八进制扭环计数器

通过分析，其有效的状态图如图5.6.12所示，从图中可以看出，该电路共有8个有效状态，所以为八进制扭环计数器，也是一个八分频电路。

图5.6.12　八进制扭环计数器有效的状态图(www.xing528.com)

图5.6.13所示为由CT74LS194构成的五进制扭环计数器。因其有效状态数为5个，故为五进制扭环计数器，也是一个五分频电路，从Q2输出的频率为时钟CP频率的1/5。该电路无须进行预置数输入，其状态图请读者自行分析。

图5.6.13　由CT74LS194构成的五进制扭环计数器

综上所述，我们可以得出由移位寄存器构成任意奇分频和偶分频电路的方法：

（1）当由移位寄存器的第N位输出通过非门接到DSR端时，则构成2N进制的扭环计数器，即得到偶数分频电路，其最高有效位输出端的频率为时钟CP频率的1/（2N）。接到DSL端的方法类似。

（2）当由移位寄存器的第N位和第N－1位的输出通过与非门接到DSR端时，则构成2N－1进制的扭环计数器，即得到奇数分频电路，其最高有效位输出端的频率为时钟CP频率的1/（2N－1）。接到DSL端的方法类似。

扭环计数器的优点是包含的有效状态比环形计数器最高多一倍，同时每一个有效状态与前一个状态相比较只有一位不同，故稳定性较好，但其状态利用率和计数器相比仍然不高。

[例5.6.1]　试用CT74LS194构成一个十三进制扭环计数器，即13分频电路。

解：由题意分析可知，该计数器需要用两片CT74LS194构成，以实现右移位为例，可将低位芯片的Q3接入高位芯片的DSR端。为实现13分频，将整个电路的第6位和第7位（即高位芯片的第2位和第3位）的输出经过与非门接入低位芯片的DSR端。同时，使两芯片的，M1M0＝01。连接图如图5.6.14（a）所示。

由CT74LS194构成的用左移方式实现十三进制扭环计数器的逻辑图如图5.6.14（b）所示。

图5.6.14　CT74LS194构成十三进制的扭环计数器

（a）用右移方式实现；（b）用左移方式实现