Hvad er SIPO Shift Register: Kredsløb, arbejde, sandhedstabel og dets applikationer

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Generelt kan et register defineres som en enhed, der bruges til at gemme de binære data, men hvis du vil gemme flere databit, bruges et sæt flip flops, som er forbundet i serie. Dataene, som er lagret i registrene, kan forskydes ved at bruge skifteregistre på enten højre eller venstre side ved at give CLK-impulser. Skifteregister er en gruppe af klipklapper bruges til at gemme flere bits af data. På samme måde kan et skiftregister med n-bit dannes ved blot at forbinde n flip-flops, hvor som helst hver flip-flop blot lagrer en enkelt databit. Når først registeret flytter bitsene til højre side, er det det højre skifteregister, mens hvis det skifter til venstre side, er det kendt som et venstre skifteregister. Denne artikel diskuterer en oversigt over en af ​​typerne af skifteregister, nemlig seriel i parallel ud skifteregister eller SIPO skifteregister .


Hvad er SIPO Skiftregister?

Skifteregisteret, som tillader seriel input parallel output, er kendt som SIPO-skifteregisteret. I SIPO-registeret står udtrykket SIPO for seriel input parallel output. I denne type skifteregister er inputdataene givet bit for bit serielt. For hver clock-impuls kan indgangsdataene ved alle FF'erne forskydes med en enkelt position. O/p ved hver flip-flop kan modtages parallelt.



Kredsløbsdiagram

Det SISO skifteregister kredsløbsdiagram er vist nedenfor. Dette kredsløb kan bygges med 4 D flip-flops, som er forbundet som vist i diagrammet, hvor CLR signalet gives som supplement til CLK signalet til alle FF'er o RESET dem. I ovenstående kredsløb gives den første FF-udgang til den anden FFs-indgang. Alle disse fire D-flip-flops er forbundet med hinanden serielt, fordi det samme CLK-signal gives til hver flip-flop.

  SIPO Skiftregister Diagram
SIPO Skiftregister Diagram

Arbejde med SIPO Skiftregister

Funktionen af ​​SIPO-skiftregisteret er; at den tager det serielle datainput fra den første flip flop på venstre side og genererer et parallelt dataoutput. 4-bit SIPO-skiftregisterkredsløbet er vist nedenfor. Betjeningen af ​​dette skifteregister er, først skal alle flip-flops fra kredsløbet fra FF1 til FF4 NULSTILLE, så alle udgange fra FF'er som QA til QD vil være på logisk nul-niveau, så der ikke er nogen parallel dataudgang.



Opbygningen af ​​SIPO-skifteregisteret er vist ovenfor. I diagrammet er den første flip-flop-udgang 'QA' forbundet med den anden flip-flop-indgang 'DB'. Den anden flip flop-udgang 'QB' er forbundet til den tredje flip-flops-indgang DC, og den tredje flip-flops-udgang 'QC' er forbundet til den fjerde flip-flops-indgang 'DD. Her er QA, QB, QC og QD dataoutput.

Til at begynde med vil alt output blive nul, så uden CLK-impuls; alle data bliver nul. Lad os tage et eksempel på 4-bit datainput som 1101. Hvis vi anvender den første clock-impuls '1' til den første flip flop, bliver de data, der skal indtastes i FF'en og QA'en '1', og forbliver alle udgangene som QB , QC og QD bliver nul. Så det første dataoutput er '1000'

Hvis vi anvender den anden clock-impuls som '0' til den første flip flop, bliver QA '0', QB bliver '0', QC bliver '0' og QD bliver '0'. Så det andet dataoutput bliver '0100' på grund af skift til højre.

Hvis vi anvender den tredje clock-impuls som '1' til den første flip flop, bliver QA '1', QB bliver '0', QC bliver '1' og QD bliver '0'. Så det tredje dataoutput bliver '1011' på grund af skift til højre.
Hvis vi anvender den fjerde clock-impuls som '1' på det første flip-flop, så bliver QA '1', QB bliver '1', QC bliver '0' og QD bliver '1'. Så det tredje dataoutput bliver '1101' på grund af skift til højre.

SIPO Skifteregister Sandhedstabel

Sandhedstabellen for SIPO-skiftregisteret er vist nedenfor.

  SIPO Skifteregister Sandhedstabel
SIPO Skifteregister Sandhedstabel

Tidsdiagram

Det tidsdiagram for SIPO-skiftregisteret er vist nedenfor.

  Tidsdiagram
Tidsdiagram

Her bruger vi et CLK i/p-signal med positiv kant. I en første clock-impuls bliver inputdataene QA = '1', og alle andre værdier som QB, QC og QD bliver '0'. Så output bliver '1000'. I den anden clock-impuls bliver udgangen '0101'. I den tredje clock-impuls bliver udgangen '1010' og i den fjerde clock-impuls bliver udgangen '1101'.

SIPO Shift Register Verilog Code

Verilog-koden for SIPO-skiftregisteret er vist nedenfor.

modul sipomod(clk,clear, si, po);
input clk, si, clear;
output [3:0] po;
reg [3:0] tmp;
reg [3:0] po;
altid @(posedge clk)
begynde
hvis (klar)
tmp <= 4'b0000;
andet
tmp <= tmp << 1;
tmp[0] <= ja;
po = tmp;
ende
slutmodul

74HC595 IC SIPO skifteregisterkredsløb og dets funktion

En 74HC595 IC er et 8-bit seriel i parallel ud skifteregister, så det bruger indgange serielt og giver parallelle udgange. Denne IC inkluderer 16-bens og er tilgængelig i forskellige pakker som SOIC, DIP, TSSOP & SSOP.

Pin-konfigurationen af ​​74HC595 er vist nedenfor, hvor hver pin er beskrevet nedenfor.

Ben 1 til 7 og 15 (QB til QH & QA): Disse er o/p-stifterne, der bruges til at forbinde output-enheder som 7-segment displays og LED'er.

Pin8 (GND): Denne GND-pin er simpelthen forbundet til GND-pinden på mikrocontrollerens strømforsyning.

Pin9 (QH): Denne pin bruges til at forbinde til SER-pinden på en anden IC og give det samme CLK-signal til begge IC'er, så de fungerer som en enkelt IC inklusive 16-udgange.

Pin16 (Vcc): Denne pin bruges til at forbinde til mikrocontrolleren ellers Strømforsyning, fordi det er en 5V logisk niveau IC.

Pin14 (BE): Det er den serielle i/p-pin, hvor dataene indtastes serielt i hele denne pin.

Pin11 (SRCLK): Det er Shift Register CLK Pin, der fungerer som CLK for Shift Register, fordi CLK signalet er givet i hele denne pin.

Pin12 (RCLK): Det er Register CLK pin, der bruges til at observere o/ps på de enheder, som er forbundet til disse IC'er.

Pin10 (SRLR): Det er Shift Register CLR Pin. Denne pin bruges hovedsageligt, når vi skal rydde registerets lager.

Pin13 (OE): Det er o/p Enable Pin. Når denne pin er indstillet til HØJ, er skifteregisteret indstillet til en høj impedanstilstand, og o/ps transmitteres ikke. Hvis vi sætter denne pin til lav, kan vi få o/ps.

74HC595 IC  Fungerende

Kredsløbsdiagrammet for 74HC595 IC til styring af LED'er er vist nedenfor. Skiftregisterets 3 ben skal forbindes til Arduino ligesom ben 11, 12 og 14. Alle de otte LED'er vil simpelthen blive forbundet til dette skifteregister IC.

De nødvendige komponenter til at designe dette kredsløb inkluderer hovedsageligt en 74HC595 Shift Register IC, Arduino UNO, 5V strømforsyning, Breadboard, 8 LED'er, 1KΩ modstande – 8 og forbindelsesledninger.

  74HC595 IC Shift Register Circuit Diagram
74HC595 IC Shift Register Circuit Diagram

Først skal den serielle i/p-pin fra Shift-registret forbindes til pin-4 på Arduino Uno. Tilslut derefter både CLK- og låsebenene som ben 11 og 12 på IC til ben 5 og 6 på Arduino Uno. LED'erne er forbundet med 1KΩ strømbegrænsende modstande til IC'ens 8-o/p ben. En separat 5V strømforsyning bruges til 74HC595 IC med fælles GND til Arduino før 5V fra Arduino.

Kode

Den enkle kode til aktivering af 8 lysdioder ON i en serie er vist nedenfor.

int latchPin = 5;
int clkPin = 6;
int dataPin = 4;
byte LED = 0;
ugyldig opsætning()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(latchPin, OUTPUT);
pinMode(dataPin, OUTPUT);
pinMode(clkPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
int i=0;
LED = 0;
shiftLED();
forsinkelse(500);
for (i = 0; i < 8; i++)
{
bitSet(LED, i);
Serial.println(LED);
shiftLED();
forsinkelse(500);
}
}
void shiftLED()
{
digitalWrite(latchPin, LOW);
shiftOut(dataPin, clkPin, MSBFIRST, LED);
digitalWrite(latchPin, HIGH);
}

Funktionen af ​​dette skifteregisterkredsløb er, at alle de 8 LED'er først vil blive slukket, fordi den byte variable LED er sat til nul. Nu er hver bit sat til 1 med 'bitSet'-funktionen og flyttes ud med 'shiftOut'-funktionen. Ligeledes vil hver LED være tændt i samme serie. Hvis du vil slukke for LED'en, kan du bruge 'bitClear'-funktionen.

74HC595 Shift Register IC bruges i forskellige applikationer som servere, LED-kontrol, industriel kontrol, elektroniske apparater, netværksswitche osv.

Ansøgninger

Det applikationer af seriel input parallel output shift register er vist nedenfor.

  • Generelt bruges skiftregisteret til lagring af midlertidige data, brugt som en ring & Johnson Ringetæller .
  • Disse bruges til overførsel af data og manipulation.
  • Disse flip flops bruges hovedsageligt inden for kommunikationslinjer, hvor en datalinje, der demultiplekser til adskillige parallelle linjer, er nødvendig, fordi dette skifteregister bruges til at ændre dataene fra seriel til parallel.
  • Disse bruges til datakryptering og dekryptering.
  • Dette skifteregister anvendes i CDMA til generering af PN-kode eller Pseudo-støjsekvensnummer.
  • Vi kan bruge dem til at spore vores data!
  • SIPO-skiftregisteret bruges i forskellige digitale applikationer til datakonvertering.
  • Nogle gange er denne type skiftregister simpelthen forbundet til mikroprocessoren, når flere GPIO-ben er nødvendige.
  • Den praktiske anvendelse af dette SIPO-skiftregister er at give mikroprocessorens outputdata til en fjernpanelindikator.

Dette er således en oversigt over SIPO skifteregister – kredsløb, arbejds-, sandhedstabel og timingdiagram med applikationer. De hyppigst anvendte SIPO-skiftregisterkomponenter er 74HC595, 74LS164, 74HC164/74164, SN74ALS164A, SN74AHC594, SN74AHC595 og CD4094. Disse registre er meget hurtige i brug, dataene kan meget nemt konverteres fra seriel til parallel, og dens design er enkel. Her er et spørgsmål til dig, hvad er PISO-vagtregisteret.