بشكل عام ، يمكن تعريف السجل على أنه جهاز يستخدم لتخزين البيانات الثنائية ، ولكن إذا كنت ترغب في تخزين بتات بيانات متعددة ، فسيتم استخدام مجموعة من Flip flops المتصلة في سلسلة. يمكن نقل البيانات المخزنة في السجلات باستخدام سجلات التحول على الجانب الأيمن أو الأيسر من خلال توفير نبضات CLK. سجل التحول هي مجموعة من شباشب تستخدم لتخزين أجزاء متعددة من البيانات. وبالمثل ، يمكن تشكيل سجل التحول مع n-bits ببساطة عن طريق ربط n flip-flops حيث يخزن كل flip-flop قطعة بيانات واحدة. بمجرد أن يقوم السجل بتحويل البتات إلى الجانب الأيمن ، يكون هو سجل التحول الأيمن ، بينما إذا انتقل إلى الجانب الأيسر ، فإنه يُعرف باسم سجل التحول الأيسر. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على أحد أنواع سجل الإزاحة وهو المسلسل في سجل المناوبات المتوازي أو سجل التحول SIPO .
ما هو SIPO Shift Register؟
يُعرف سجل الإزاحة الذي يسمح بالإخراج المتوازي للإدخال التسلسلي باسم سجل إزاحة SIPO. في سجل SIPO ، يشير المصطلح SIPO إلى الإخراج المتوازي للإدخال التسلسلي. في هذا النوع من سجلات الإزاحة ، يتم إعطاء بيانات الإدخال شيئًا فشيئًا بشكل تسلسلي. لكل نبضة على مدار الساعة ، يمكن تبديل بيانات الإدخال في جميع FFs بموضع واحد. يمكن استقبال o / p عند كل فليب بالتوازي.
مخطط الرسم البياني
ال SISO مخطط التحول سجل الرسم التخطيطي هو مبين أدناه. يمكن بناء هذه الدائرة مع 4 D flip-flops والتي يتم توصيلها كما هو موضح في الرسم التخطيطي حيث يتم إعطاء إشارة CLR بالإضافة إلى إشارة CLK لجميع FFs أو إعادة تعيينها. في الدائرة أعلاه ، يتم إعطاء خرج FF الأول لمدخل FFs الثاني. كل هذه النتوءات الأربعة D متصلة ببعضها البعض بشكل متسلسل لأن نفس إشارة CLK تُعطى لكل فليب فليب.
العمل في SIPO Shift Register
عمل سجل التحول SIPO هو ؛ أنه يأخذ إدخال البيانات التسلسلية من أول فليب من الجانب الأيسر ويولد مخرجات بيانات متوازية. تظهر دائرة تسجيل التحول SIPO 4 بت أدناه. إن تشغيل سجل التحول هذا هو ، أولاً ، يجب إعادة ضبط جميع النتوءات من الدائرة من FF1 إلى FF4 بحيث تكون جميع مخرجات FFs مثل QA إلى QD عند مستوى المنطق صفر لذلك لا يوجد إخراج بيانات موازية.
يظهر بناء سجل التحول SIPO أعلاه. في الرسم التخطيطي ، يتم توصيل إخراج التقليب الأول 'QA' بإدخال التقليب الثاني 'DB'. يتم توصيل إخراج flip flops الثاني 'QB' بإدخال flip flops الثالث ، ومخرج flip flops الثالث 'QC' متصل بإدخال flip flops الرابع 'DD. هنا ، QA و QB و QC و QD هي مخرجات البيانات.
في البداية ، سيصبح كل المخرجات صفرًا لذلك بدون نبض CLK ؛ جميع البيانات ستصبح صفرا. لنأخذ مثال إدخال بيانات 4 بت مثل 1101. إذا طبقنا أول نبضة على مدار الساعة '1' على أول فليب فليب ، فإن البيانات المراد إدخالها في FF و QA تصبح '1' ، وتبقى جميع المخرجات مثل QB ، QC و QD سيصبحان صفرًا. إذن إخراج البيانات الأول هو '1000'
إذا طبقنا نبضة الساعة الثانية كـ '0' على التقليب الأول ، فإن QA يصبح '0' ، QB يصبح '0' ، QC يصبح '0' و QD يصبح '0'. لذلك سيصبح إخراج البيانات الثاني '0100' بسبب عملية التحويل الصحيحة.
إذا طبقنا نبضة الساعة الثالثة كـ '1' على التقليب الأول ، فإن QA يصبح '1' ، QB يصبح '0' ، QC يصبح '1' و QD يصبح '0'. لذلك سيصبح ناتج البيانات الثالث '1011' بسبب عملية التحول الصحيحة.
إذا طبقنا نبضة الساعة الرابعة كـ '1' على التقليب الأول ، فإن QA يصبح '1' ، QB يصبح '1' ، QC يصبح '0' و QD يصبح '1'. لذلك سيصبح ناتج البيانات الثالث '1101' بسبب عملية التحول الصحيحة.
جدول الحقيقة لتسجيل التحول في SIPO
جدول الحقيقة لسجل التحول SIPO مبين أدناه.
الرسم البياني توقيت
ال مخطط توقيت سجل التحول SIPO هو مبين أدناه.
نحن هنا نستخدم إشارة CLK i / p ذات الحافة الموجبة. في أول نبضة على مدار الساعة ، تصبح بيانات الإدخال QA = '1' وتصبح جميع القيم الأخرى مثل QB و QC و QD '0'. لذلك سيصبح الناتج '1000'. في نبضة الساعة الثانية ، سيصبح الناتج '0101'. في نبضة الساعة الثالثة ، سيصبح الناتج '1010' وفي نبضة الساعة الرابعة ، سيصبح الناتج '1101'.
SIPO Shift سجل كود فيريلوج
يظهر أدناه رمز Verilog لسجل التحول SIPO.
وحدة sipomod (clk ، clear ، si ، po) ؛
إدخال clk ، si ، واضح ؛
الإخراج [3: 0] ص ؛
ريج [3: 0] tmp ؛
reg [3: 0] ص ؛
دائما @ (posedge clk)
يبدأ
ان كان واضحا)
tmp <= 4’b0000 ؛
آخر
tmp <= tmp << 1 ؛
tmp [0] <= نعم ؛
ص = tmp ؛
نهاية
الوحدة النهائية
74HC595 دائرة سجل التحول IC SIPO وعملها
74HC595 IC عبارة عن سلسلة من 8 بتات في سجل التحول المتوازي ، لذا فهي تستخدم المدخلات بشكل متسلسل وتوفر مخرجات متوازية. يشتمل هذا IC على 16 دبوسًا وهو متوفر في حزم مختلفة مثل SOIC و DIP و TSSOP و SSOP.
يتم عرض تكوين دبوس 74HC595 أدناه حيث تتم مناقشة كل دبوس أدناه.
الدبابيس من 1 إلى 7 و 15 (QB إلى QH & QA): هذه هي دبابيس o / p التي تُستخدم لتوصيل أجهزة الإخراج مثل شاشات العرض ذات 7 مقاطع ومصابيح LED.
Pin8 (GND): يتم توصيل دبوس GND هذا ببساطة بدبوس GND لوحدة التحكم الدقيقة لإمداد الطاقة.
Pin9 (QH): يتم استخدام هذا الدبوس للاتصال بدبوس SER الخاص بـ IC مختلف وإعطاء نفس إشارة CLK لكل من ICs بحيث يعملان مثل IC واحد بما في ذلك 16 مخرجًا.
Pin16 (Vcc): يستخدم هذا الدبوس للاتصال بالمتحكم الدقيق ، وإلا فإن مزود الطاقة لأنه يمثل مستوى منطقيًا بجهد 5 فولت.
دبوس 14 (BE): إنه الرقم التسلسلي i / p Pin حيث يتم إدخال البيانات بشكل متسلسل عبر هذا الدبوس.
Pin11 (SRCLK): إنه Shift Register CLK Pin الذي يعمل مثل CLK لـ Shift Register لأن إشارة CLK يتم تقديمها عبر هذا الدبوس.
Pin12 (RCLK): إنه دبوس Register CLK المستخدم لمراقبة o / ps على الأجهزة المتصلة بهذه الدوائر المتكاملة.
Pin10 (SRCLR): إنه Shift Register CLR Pin. يُستخدم هذا الدبوس بشكل أساسي عندما نحتاج إلى مسح مساحة تخزين السجل.
Pin13 (عمر الفاروق): إنه o / p Enable Pin. بمجرد ضبط هذا الدبوس على HIGH ، يتم ضبط سجل الإزاحة على حالة مقاومة عالية ولا يتم نقل o / ps. إذا قمنا بتعيين هذا الدبوس على مستوى منخفض ، فيمكننا الحصول على o / ps.
74HC595 IC العمل
يظهر أدناه مخطط دائرة 74HC595 IC للتحكم في LEDs. يلزم توصيل 3 دبابيس في سجل التحول بـ Arduino مثل المسامير 11 و 12 و 14. سيتم توصيل جميع مصابيح LED الثمانية ببساطة بسجل التحول IC هذا.
تشمل المكونات المطلوبة لتصميم هذه الدائرة بشكل أساسي 74HC595 Shift Register IC و Arduino UNO و 5 V Power Supply و Breadboard و 8 LEDs و 1KΩ Resistors - 8 وأسلاك التوصيل.
أولاً ، يحتاج Serial i / p Pin الخاص بـ Shift Register إلى الاتصال بـ Pin-4 في Arduino Uno. بعد ذلك ، قم بتوصيل كل من دبابيس CLK والمزلاج مثل المسامير 11 و 12 من IC بالدبابيس 5 و 6 من Arduino Uno على التوالي. يتم توصيل مصابيح LED باستخدام مقاومات الحد الحالية 1KΩ إلى دبابيس 8-o / p في IC. يتم استخدام مصدر طاقة منفصل 5 فولت لـ 74HC595 IC مع GND المشترك إلى Arduino قبل توفير 5V من Arduino.
شفرة
يظهر الرمز البسيط لتنشيط 8 LEDs ON في سلسلة أدناه.
int latchPin = 5 ؛
int clkPin = 6 ؛
كثافة العمليات dataPin = 4 ؛
بايت LED = 0 ؛
الإعداد باطل()
{
Serial.begin (9600) ؛
pinMode (latchPin ، الإخراج) ؛
pinMode (dataPin ، الإخراج) ؛
pinMode (clkPin ، الإخراج) ؛
}
حلقة فارغة()
{
كثافة العمليات أنا = 0 ؛
LED = 0 ؛
shiftLED () ،
تأخير (500) ؛
لـ (i = 0 ؛ i <8 ؛ i ++)
{
مجموعة البت (LED ، أنا) ؛
Serial.println (LED) ؛
shiftLED () ،
تأخير (500) ؛
}
}
إزاحة باطلة
{
digitalWrite (latchPin ، منخفض) ؛
shiftOut (dataPin ، clkPin ، MSBFIRST ، LED) ؛
digitalWrite (latchPin ، عالية) ؛
}
إن عمل دائرة تسجيل التحول هذه ، في البداية ، سيتم إيقاف تشغيل جميع مصابيح LED الثمانية لأن مؤشر LED المتغير للبايت مضبوط على الصفر. الآن ، يتم تعيين كل بت على 1 باستخدام وظيفة 'bitSet' ويتم إزاحتها باستخدام وظيفة 'shiftOut'. وبالمثل ، سيتم تشغيل كل LED في نفس السلسلة. إذا كنت تريد إيقاف تشغيل مؤشر LED ، فيمكنك استخدام وظيفة 'bitClear'.
يتم استخدام 74HC595 Shift Register IC في تطبيقات مختلفة مثل الخوادم والتحكم في LED والتحكم الصناعي والأجهزة الإلكترونية ومفاتيح الشبكة وما إلى ذلك.
التطبيقات
ال تطبيقات من سجل التحول الناتج المتوازي الإدخال التسلسلي هو مبين أدناه.
- بشكل عام ، يتم استخدام سجل التحول لتخزين البيانات المؤقتة ، وتستخدم كحلقة & Johnson عداد الحلقة .
- هذه تستخدم لنقل البيانات والمعالجة.
- تُستخدم هذه النتوءات بشكل أساسي داخل خطوط الاتصال حيث يكون من الضروري فصل تعدد الإرسال لخط البيانات إلى العديد من الخطوط المتوازية لأن سجل الإزاحة هذا يُستخدم لتغيير البيانات من تسلسلي إلى متوازي.
- تستخدم هذه لتشفير البيانات وفك تشفيرها.
- يتم استخدام سجل التحول هذا داخل CDMA لتوليد رمز PN أو رقم تسلسل الضوضاء الزائف.
- يمكننا استخدامها لتتبع بياناتنا!
- يستخدم سجل التحول SIPO في العديد من التطبيقات الرقمية لتحويل البيانات.
- في بعض الأحيان ، يتم توصيل هذا النوع من سجل الإزاحة ببساطة بالمعالج الدقيق مرة أخرى يلزم وجود دبابيس GPIO.
- التطبيق العملي لسجل إزاحة SIPO هذا هو إعطاء بيانات إخراج المعالج الدقيق إلى مؤشر لوحة بعيد.
وبالتالي ، هذه نظرة عامة على المكتب الدولي للملكية الفكرية سجل التحول - الدائرة ، والعمل ، وجدول الحقيقة ، ومخطط التوقيت مع التطبيقات. أكثر مكونات سجل إزاحة SIPO استخدامًا هي 74HC595 و 74LS164 و 74HC164 / 74164 و SN74ALS164A و SN74AHC594 و SN74AHC595 و CD4094. هذه السجلات سريعة الاستخدام للغاية ، ويمكن تحويل البيانات بسهولة بالغة من تسلسلي إلى متوازي ، وتصميمها بسيط. إليك سؤال لك ، ما هو سجل التحول PISO.
