Introducción a los registros de turno

Los registros de cambio, como los contadores, son una forma de lógica secuencial .

La lógica secuencial, a diferencia de la lógica combinacional, no solo se ve afectada por las entradas presentes, sino también por la historia previa.

En otras palabras, la lógica secuencial recuerda eventos pasados.

Los registros de desplazamiento producen un retardo discreto de una señal o forma de onda digital.

Una forma de onda sincronizada con un reloj , una onda cuadrada repetida, se retrasa "n" horas de reloj discretas, donde "n" es el número de etapas del registro de desplazamiento.

Por lo tanto, un registro de desplazamiento de cuatro etapas retrasa la "entrada de datos" en cuatro relojes a la "salida de datos".

Las etapas en un registro de desplazamiento son etapas de retardo , normalmente escribe "D" Chanclas o tipo "JK" Chanclas.

Anteriormente, los registros de desplazamiento muy largos (varios cientos de etapas) servían como memoria digital.

Esta aplicación obsoleta recuerda a las líneas de retardo de mercurio acústico utilizadas como memoria de computadora temprana.

La transmisión de datos en serie, a una distancia de metros a kilómetros, utiliza registros de desplazamiento para convertir datos paralelos a forma serial.

Las comunicaciones de datos en serie reemplazan muchos cables de datos paralelos lentos con un solo circuito en serie de alta velocidad.

Los datos en serie en distancias más cortas de decenas de centímetros, utilizan registros de desplazamiento para obtener datos dentro y fuera de los microprocesadores.

Numerosos periféricos, incluidos convertidores de analógico a digital, convertidores de digital a analógico, controladores de pantalla y memoria, utilizan registros de desplazamiento para reducir la cantidad de cableado en las placas de circuito.

Algunos circuitos contadores especializados utilizan registros de desplazamiento para generar formas de onda repetidas.

Los registros de desplazamiento más largos, con la ayuda de la retroalimentación, generan patrones tan largos que parecen ruido aleatorio, pseudo-ruido .

Los registros de desplazamiento básicos se clasifican por estructura de acuerdo con los siguientes tipos:

• Entrada / salida en serie
• Entrada / salida en paralelo
• Entrada en serie / salida en paralelo
• Entrada / salida en paralelo universal
• Contador de anillo

Arriba mostramos un diagrama de bloques de un registro de desplazamiento de entrada / salida en serie, que tiene una longitud de 4 etapas.

Los datos en la entrada se retrasarán cuatro períodos de reloj desde la entrada hasta la salida del registro de desplazamiento.

Los datos en "data in", arriba, estarán presentes en la etapa A salida después del primer pulso de reloj. Después de la segunda etapa de pulso A los datos se transfieren a la etapa B salida, y los "datos de entrada" se transfieren a la etapa A producción. Después del tercer reloj, etapa C se reemplaza por la etapa B ; etapa B se reemplaza por la etapa A ; y la etapa A se reemplaza por "datos en".

Después del cuarto reloj, los datos originalmente presentes en "data in" se encuentran en la etapa D , "Salida".

Los datos del "primero en entrar" son los "primeros en salir", ya que se cambian de "datos que entran" a "datos que salen".

Los datos se cargan en todas las etapas a la vez de un registro de desplazamiento de entrada / salida en paralelo.

Luego, los datos se desplazan a través de "salida de datos" mediante pulsos de reloj. Dado que arriba se muestra un registro de desplazamiento de 4 etapas, se requieren cuatro pulsos de reloj para desplazar todos los datos.

En el diagrama anterior, etapa D los datos estarán presentes en la "salida de datos" hasta el primer pulso de reloj; etapa C los datos estarán presentes en la "salida de datos" entre el primer reloj y el segundo pulso de reloj; etapa B los datos estarán presentes entre el segundo reloj y el tercer reloj; y etapa A los datos estarán presentes entre el tercer y el cuarto reloj.

Después del cuarto pulso de reloj y posteriormente, los bits sucesivos de "entrada de datos" deberían aparecer en "salida de datos" del registro de desplazamiento después de un retraso de cuatro pulsos de reloj.

Si cuatro interruptores estuvieran conectados a D _A a través de D _D , el estado podría leerse en un microprocesador usando solo un pin de datos y un pin de reloj.

Dado que agregar más interruptores no requeriría pines adicionales, este enfoque parece atractivo para muchas entradas.

Arriba, cuatro bits de datos se cambiarán de "entrada de datos" en cuatro pulsos de reloj y estarán disponibles en Q _A a través de Q _D para activar circuitos externos como LED, lámparas, controladores de relé y bocinas. Después del primer reloj, los datos en "data in" aparecen en Q _A .

Después del segundo reloj, el viejo Q _A los datos aparecen en Q _B ; Q _A recibe los siguientes datos de "datos en". Después del tercer reloj, Q _B los datos están en Q _C .

Después del cuarto reloj, Q _C los datos están en Q _D . Esta etapa contiene los datos presentes por primera vez en "datos en". El registro de desplazamiento ahora debería contener cuatro bits de datos.

Un registro de desplazamiento de entrada / salida en paralelo combina la función del registro de desplazamiento de entrada y salida en serie con la función del registro de desplazamiento de entrada y salida en paralelo para producir el registro de desplazamiento universal.

La palanca de cambios "hacer cualquier cosa" tiene un precio:el mayor número de pines de E / S (entrada / salida) puede reducir la cantidad de etapas que se pueden empaquetar.

Datos presentados en D _A a través de D _D se carga en paralelo en los registros.

Estos datos en Q _A a través de Q _D puede cambiar según el número de pulsos presentados en la entrada del reloj.

Los datos cambiados están disponibles en Q _A a través de Q _D .

La entrada "modo", que puede ser más de una entrada, controla la carga paralela de datos de D _A a través de D _D , cambio de datos y la dirección del cambio.

Hay registros de desplazamiento que desplazarán los datos hacia la izquierda o hacia la derecha.

Si la salida en serie de un registro de desplazamiento está conectada a la entrada en serie, los datos se pueden desplazar perpetuamente alrededor del anillo siempre que haya pulsos de reloj presentes.

Si la salida se invierte antes de retroalimentarse como se muestra arriba, no tenemos que preocuparnos por cargar los datos iniciales en el "contador de anillo".

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo de registro de turnos