Mạch kỹ thuật số - Ứng dụng của thanh ghi dịch chuyển

Trong chương trước, chúng ta đã thảo luận về bốn loại thanh ghi dịch chuyển. Dựa trên yêu cầu, chúng ta có thể sử dụng một trong các thanh ghi dịch chuyển đó. Sau đây là các ứng dụng của thanh ghi dịch chuyển.

Thanh ghi Shift được sử dụng làm Parallel to serial converter, chuyển đổi dữ liệu song song thành dữ liệu nối tiếp. Nó được sử dụng ở phần máy phát sau khối Bộ chuyển đổi từ Analog sang Digital (ADC).
Thanh ghi Shift được sử dụng làm Serial to parallel converter, chuyển đổi dữ liệu nối tiếp thành dữ liệu song song. Nó được sử dụng ở phần receiver trước khối Digital to Analog Converter (DAC).
Thanh ghi Shift cùng với một số cổng bổ sung tạo ra chuỗi các số không và số một. Do đó, nó được sử dụng nhưsequence generator.
Thanh ghi dịch chuyển cũng được sử dụng như counters. Có hai loại bộ đếm dựa trên loại đầu ra từ bên phải hầu hết D flip-flop được kết nối với đầu vào nối tiếp. Đó là bộ đếm Ring và bộ đếm Johnson Ring.

Trong chương này, chúng ta hãy thảo luận về hai bộ đếm này từng cái một.

Bộ đếm vòng

Trong chương trước, chúng ta đã thảo luận về hoạt động của Serial In - Parallel Out (SIPO)đăng kí ca. Nó chấp nhận dữ liệu từ bên ngoài ở dạng nối tiếp và nó yêu cầu xung đồng hồ 'N' để chuyển dữ liệu bit 'N'.

Tương tự, ‘N’ bit Ring counterthực hiện các hoạt động tương tự. Nhưng, sự khác biệt duy nhất là đầu ra của flip-flop D ngoài cùng bên phải được đưa ra làm đầu vào của flip-flop D ngoài cùng bên trái thay vì áp dụng dữ liệu từ bên ngoài. Do đó, bộ đếm Vòng tạo ra một chuỗi các trạng thái (mẫu số không và số một) và nó lặp lại cho mọi‘N’ clock cycles.

Các block diagram của bộ đếm Ring 3 bit được hiển thị trong hình sau.

Bộ đếm Ring 3 bit chỉ chứa một thanh ghi dịch chuyển SIPO 3 bit. Đầu ra của flip-flop D ngoài cùng bên phải được kết nối với đầu vào nối tiếp của flip-flop D ngoài cùng bên trái.

Giả sử, trạng thái ban đầu của dép xỏ ngón D từ ngoài cùng bên trái sang ngoài cùng bên phải là $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 001 $. Ở đây, $ Q_ {2} $ & $ Q_ {0} $ lần lượt là MSB & LSB. Chúng tôi có thể hiểuworking of Ring counter từ bảng sau.

Không có cạnh tích cực của Đồng hồ	Đầu vào nối tiếp = Q ₀	Q ₂ (MSB)	Q ₁	Q ₀ (LSB)
0	-	0	0	1
1	1	1	0	0
2	0	0	1	0
3	0	0	0	1

Trạng thái ban đầu của dép xỏ ngón D khi không có tín hiệu đồng hồ là $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 001 $. Trạng thái này lặp lại cho mỗi ba lần chuyển tiếp cạnh tích cực của tín hiệu đồng hồ.

Do đó, sau operations diễn ra cho mọi cạnh tích cực của tín hiệu đồng hồ.

Đầu vào nối tiếp của flip-flop đầu tiên D nhận được đầu ra trước đó của flip-flop thứ ba. Vì vậy, đầu ra hiện tại của con lật ngửa D đầu tiên bằng với đầu ra trước đó của con lật thứ ba.
Các đầu ra trước đó của flip-flops D thứ nhất và thứ hai được dịch sang phải một bit. Điều đó có nghĩa là, kết quả đầu ra hiện tại của dép xỏ ngón D thứ hai và thứ ba bằng với kết quả đầu ra trước đó của dép xỏ ngón D thứ nhất và thứ hai.

Johnson Ring Counter

Hoạt động của Johnson Ring countertương tự như của bộ đếm Ring. Nhưng, sự khác biệt duy nhất là đầu ra bổ sung của flip-flop D ngoài cùng bên phải được đưa ra làm đầu vào của flip-flop D ngoài cùng bên trái thay vì đầu ra bình thường. Do đó, bộ đếm Vòng Johnson 'N' tạo ra một chuỗi các trạng thái (mẫu số không và số một) và nó lặp lại cho mọi‘2N’ clock cycles.

Bộ đếm Johnson Ring còn được gọi là Twisted Ring countervà chuyển đổi bộ đếm Ring đuôi. Cácblock diagram của bộ đếm Johnson Ring 3-bit được hiển thị trong hình sau.

Bộ đếm Johnson Ring 3 bit cũng chỉ chứa một thanh ghi dịch chuyển SIPO 3 bit. Đầu ra bổ sung của flip-flop D ngoài cùng bên phải được kết nối với đầu vào nối tiếp của flip-flop D bên trái nhất.

Giả sử, ban đầu tất cả D flip-flops được xóa. Vì vậy, $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Ở đây, $ Q_ {2} $ & $ Q_ {0} $ lần lượt là MSB & LSB. Chúng tôi có thể hiểuworking của bộ đếm Johnson Ring từ bảng sau.

Không có cạnh tích cực của Đồng hồ	Đầu vào nối tiếp = Q ₀	Q ₂ (MSB)	Q ₁	Q ₀ (LSB)
0	-	0	0	0
1	1	1	0	0
2	1	1	1	0
3	1	1	1	1
4	0	0	1	1
5	0	0	0	1
6	0	0	0	0

Trạng thái ban đầu của dép xỏ ngón D khi không có tín hiệu đồng hồ là $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Trạng thái này lặp lại cho mỗi sáu lần chuyển đổi cạnh tích cực của tín hiệu đồng hồ.

Do đó, sau operations diễn ra cho mọi cạnh tích cực của tín hiệu đồng hồ.

Đầu vào nối tiếp của flip-flop D đầu tiên nhận được đầu ra bổ sung trước đó của flip-flop thứ ba. Vì vậy, đầu ra hiện tại của con lật ngửa D đầu tiên bằng với đầu ra bổ sung trước đó của con lật thứ ba.
Các đầu ra trước đó của flip-flops D thứ nhất và thứ hai được dịch sang phải một bit. Điều đó có nghĩa là, kết quả đầu ra hiện tại của dép xỏ ngón D thứ hai và thứ ba bằng với kết quả đầu ra trước đó của dép xỏ ngón D thứ nhất và thứ hai.