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ELETRÔNICA DIGITAL - CIRCUITOS SEQUENCIAIS
Aula 06: Registradores de Deslocamento
1 Registrador de Deslocamento
Os registradores de deslocamento (Shift Register) são circuitos que permitem armazenar, temporariamente, uma informação binária com mais de um Bit, além disso podem realizar modificações nos dados armazenados deslocando-os para esquerda ou direita. A forma como os dados dão entrada e como eles saem do registrador caracterizará o registrador. São contruidos com FF ligados em cadeia de tal forma que a saida de um FF é la entrada do proximo. Todos os FF tem um clock em comum. A forma como os dados dão entrada e como eles saem do registrador caracterizará o registrador, Figura 1.
Podemos ter registradores com:
- Entrada Série / Saída Paralelo;
- Entrada Paralelo / Saída Série;
- Entrada Série/ Saída Série;
- Entrada Paralelo / Saída Paralelo;
- Rotação de dados a direita;
- Rotação de dados a esquerda.
Figura 1 - Registrador de deslocamento - Formas de entrada/saida de dados
1.1 Exemplo de registrador de deslocamento com FF
A Figura 2 mostra um registrador de 4 bits com entrada paralelo/série e saída paralelo/série, usando 4 FF. Observar que alem das entradas/saidas de dados existem outras entradas como Enable ou Habilitar, relogio ou clock, que é sincrono (todos os FF recem o clock simultaneamente).
Figura 2: Registrador de Deslocamento com entradas paralelo/série e saídas paralelo/série.
A seqüência de passos para entrar com os dados em paralelo é:
- Limpar o registrador fazendo Enable(E) = 0 o que faz com que a entrada de Preset seja 1 (PR=1) e Clear (CLR)=0 o que impõe 0 em todos os FF.
- Em seguida deveremos colocar Clear (CLR)=1 e Enable (E)=1.
- As entradas (3,2,1,0) que tiverem com valor 0 faz com que a entrada correspondente de PR seja 1, o que mantém o zero inicialmente colocado quando o registrador foi limpo. As entradas que tiverem 1 faz com que a entrada correspondente de PR seja 0, o que impõe 1 no FF.
Para entrar com os dados em série você deve usar a entrada Entrada de Dados Série (entrada D do FF0).
A saída de dados em série é obtida em Q3 e em paralelo em Q3, Q2, Q1, Q0.
Observe que a entrada de dados em paralelo requer um tempo menor do que em série. Da mesma forma a saída de dados em paralelo é mais rápida do que a série que requer 4 pulsos de relógio.
2 Experiencia: Registrador de Deslocamento com FF
Para compreender melhor a operação de um registrador é fornecido o arquivo (Multisim 14) de um registrador. Faça download do arquivo e efetue a operação do mesmo de acordo com as instruções.
2.1 Abra o arquivo ExpDG2_15 Registrador de Deslocamento com FF e identifique o circuito da Figura 3.
2.2 Entre com o dado S1=1, S2=0, S3=1 e S4=1, para isso faça:
1. Limpe o conteudo do registrado fazendo E=0 e L=0.
1. Limpe o conteudo do registrado fazendo E=0 e L=0.
2. Com S1=1, S2=0, S3=1, S4=1 ponha L=1 e em seguida E=1. O que acontece comos probes nas saidas dos FF?
2.3 Entre com os dados 1011 em serie. Para isso faça:
1. Limpe o conteudo do registrado fazendo E=0 e L=0.
2. Mantenha E=0 e L=1
3. Faça a entrada serie S6=1, dê um pulso de relogio (C)
4. Faça S6=0, dê um pulso de relogio (C)
5. Faça S6=1, dê um pulso de relogio (C)
6. Faça S6=1, dê um pulso de relogio (C)
Figura 3: registrador de deslocamento com FF tipo D
2.4 Escreva as suas conclusões.
3 Registradores de Deslocamento Universal - 74194
Esse é um registrador em CI de 4 bits que permite as seguintes operações:
- Entrada serie com deslocamento à direita (SR) com os bits sendo introduzidos na posição A (QA). S1=1 e S0=0;
- Entrada serie com deslocamento à esquerda (SL) com os bits sendo introduzidos na posição D (QD). S1=0 S0=1;
- Entrada em paralelo dos 4 bits ao mesmo tempo. S1=1 e S0=1;
- Limpar o registrador. CLR=0
( a ) ( b )
Figura 4: Registrador de deslocamento universal ( a ) Pinagem ( b ) tabela verdade
Na tabela verdade: da Figura 4
. = transição do clock de baixo para alto
a, b, c, d = o nível das entradas A, B, C, e D respectivamente, no estado estacionário.
QA0, QB0, QC0, QD0 = o nível de QA, QB, QC, e QD, respectivamente, antes das condições de estado etacionario das entradas sejam estabelecidas.
QAn, QBn, QCn, QDn = O nível de QA, QB, QC, e QD antes da mais recente transição negativa do clock.
A carga do registrador é feita na subida do pulso de clock (transição do clock de baixo para alto).
3 Experiencia: Registrador de Deslocamento Universal - 74194
Esse é um registrador universal em CI. Ele permite entrar com dados em serie e paralelo, e sair com os dados em serie e paralelo.
3.1 Abra o arquivo ExpDG2_16 Registrador de Deslocamento Universal 74194 e identifique o circuito da Figura 5.
Figura 5: Registrador de deslocamento universal de 4 bits - 74194
3.2 Carregue o seguinte dado em paralelo: D=1 C=0 B=1 A=0 fazendo S1=S0=1 em seguida mude o clock para 1. O que acontece com a saída do registrado?
3.3 Com a informação de 1010 (102=AH) no registrador faça S1=1 e S0=0 e SR=1. Aplique 4 pulsos de clock. O que acontece? Em seguida faça S1=0 e S0=1 e SL=0. O que acontece ? Experimente outras combinações.
3.4 Zere o registrador usando a entrada de CLR
3.5 Escreva as suas conclusões.