REGISTRADORES DE DESLOCAMENTO
Registrador (Register em inglês), é um dispositivo eletrônico que armazena informações no formato de bits (0 ou 1), que atuam como uma memória.
É formado por um grupo de Flip Flops, que permitem armazenar vários bits de dados. São conectados de tal jeito, que a saída de um Flip Flop, serve de entrada para o Flip Flop seguinte, como mostrado na figura 2.
Quando esses Flip Flops estão ligados em série, as informações armazenadas nesses registradores podem ser transferidas de um para outro, e são chamados de registradores de deslocamento (Shift Registers em inglês) e, pertencem à família dos “Circuitos Lógicos Sequenciais”.
Registradores de Deslocamento
Módulo 3.4
Eletrônica Digital - Circuitos Sequenciais
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Definição e uso de registradores
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Exemplo 74LS164
Exemplos de uso de registradores:
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Transformar dados paralelos em seriais,
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Registradores Bidirecionais podem usados em circuitos aritméticos, para dividir ou multiplicar por dois.
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Quando necessário podem ser usados para provocar atrasos em circuitos específicos
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Reduzir o número de fios ou linhas entre dois circuitos (usar ligação em série em vez de paralela), etc.
Tipos de Registradores:
Em relação ao tipo de “entrada” versus tipo de “saída”, os Registradores podem ser divididos em:
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Registradores de deslocamento “Serial In Serial Out” – SISO
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Registradores de deslocamento “Serial In Parallel Out” – SIPO
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Registradores de deslocamento “Parallel In Serial Out” – PISO
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Registradores de deslocamento “Parallel In Parallel Out” – PIPO
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Registrador de deslocamento Bidirecional
A figura 1 mostra esquematicamente, os diversos tipos de registradores.
Registrador de Deslocamento Serial In Serial Out – SISO
Os registradores de deslocamento Serial (SISO), transmitem dados serialmente bit a bit a cada transição do Clock.
Os dados são enviados pela entrada serial (à esquerda – Serial In). Para cada ativação de borda negativa do sinal de clock, os dados mudam de um estágio para o próximo. Assim, podemos obter os bits serialmente da saída no último flip-flop D (à direita Serial Out).
Na inicialização, o registrador de deslocamento é primeiro reinicializado, forçando as saídas de todos os flip flops a zero, para só depois os dados serem aplicados à entrada, um bit por vez.
A figura 2, é um Registrador de Deslocamento de 4 bits. Todos esses flip flops são síncronos entre si, pois o mesmo sinal de clock é aplicado a cada flip-flop, ao mesmo tempo.
Exemplo de um Registrador Serial In Serial Out de 3 bits.
A figura 3, mostra um registrador do tipo SISO, com 3 Flip Flops (3 bits).
Nessa figura é mostrado também uma Tabela de Estado, que apresenta o estado na saída de cada Flip Flop, para cada bit na entrada.
Pela Tabela verifica-se que o estado inicial dos flip flops, na ausência de sinal de clock é “0”, e a cada pulso de clock, um bit é transferido ao Flip Flop seguinte.
Na terceira transição do clock, é mostrado o bit “0” (LSB) e na quinta transição o outro “0” (MSB). No total são necessários 5 pulsos de clock.
Registrador de Deslocamento Serial In Parallel Out – SIPO
O Registrador Entada Serial e Saída Paralela (SIPO), converte os dados seriais de entrada, em dados paralelos na saída.
A figura 4 mostra um circuito com 4 Flip Flops.
A saída de cada Flip Flop, é ligado à entrada do FF seguinte.
O sinal de Clock sincroniza os Flip Flops. Além do Clock, é usado também um sinal de reset (reinicialização), comum aos 4 Flip Flops. O sinal de Reset, pode ser representado também por CLR com a mesma finalidade.
Todos esses flip flops são síncronos.
Registrador Serial In Parallel Out de 8 bits – CI 74LS164
Na prática, são comercializados circuitos integrados, que executam as funções dos diversos tipos de Registradores.
A figura 5 mostra o CI 74LS164, um registrador do tipo SIPO:
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Pinagem: Neste CI de 16 pinos, as entradas são seriais A e B (pinos 1 e 2)
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Saídas paralelas (QA a QH 8 saídas)
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O Clock (pino 8), e CLR (corresponde a Reset) pino 9.
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A alimentação VDD (pino 16) e GND (VSS, pino 8).
O Diagrama Lógico, mostra a disposição dos componentes eletrônicos internos. É composto por 8 Flip Flops (8 bits).
As entradas seriais A e B (pinos 1 e 2), permitem controle completo dos dados de entrada, pois um nível “0” em qualquer uma delas, inibe a entrada de novos dados.
Uma entrada de nível “1”, habilita a outra entrada, que determinará o estado do primeiro Flip Flop. O clock é ativado na transição positiva.
Registrador de Deslocamento Parallel In Serial Out – PISO
O Registrador Entada Paralela Saída Serial (PISO), converte os dados paralelos de entrada, em dados seriais na saída.
A figura 6 mostra um circuito com 4 Flip Flops.
A saída de cada Flip Flop, é ligado através de um conjunto de portas à entrada do FF seguinte.
Os dados de entrada, além de um sinal de Shift (deslocamento), são também ligados ao conjunto de portas mencionado acima.
O sinal de Clock e de reset (reinicialização), é comum aos 4 Flip Flops.
Registrador de Deslocamento Parallel In Parallel Out – PIPO
O Registrador Entada Paralela Saída Paralela (PIPO), converte os dados paralelos de entrada, em dados paralelos na saída.
A figura 7 mostra um circuito com 4 Flip Flops.
A cada Flip Flop é ligado uma entrada (bit) de dado. Os Flip Flops atuam independente da entrada do outro.
O sinal de Clock serve para sincronizar os Flip Flops
Registrador de Deslocamento Bidirecional
Este tipo de Registrador, é usado para deslocar dados à direita ou esquerda, de acordo com o modo selecionado, e é conhecido como registrador de deslocamento bidirecional.
Se o modo selecionado (shift) for alto, os dados serão movidos à direita e, quando o nível for baixo ocorre o oposto
Em relação à entrada de dados, repare que Shift habilita a porta Nand 1 e, Shift (barrado) desabilita a porta Nand 8, permitindo o deslocamento à direita ou esquerda dos dados na saída
A figura 8 mostra um Registrador Bidirecioal.
Observação: Por ser lógica binária (base 2), mover à esquerda, significa multiplicar por 2, se o movimento for à direita é o mesmo que dividir por 2.
O registrador de deslocamento binário, permite executar essas funções, sempre de acordo com o sinal de entrada.
Tabela Verdade do Registrador Bidirecional
A tabela mostra, como o deslocamento à direita ou à esquerda se dá de acordo com o sinal de Modo de Controle (MC)
Registrador de 4 bits Bidirecional Universal – CI 74LS194
A figura 9 mostra um Registrador de Deslocamento Universal Bidirecional de 4 bits.
O CI 74LS194 incorpora diversos recursos, tornando esse registrador bastante versátil.
Apresenta entradas paralelas, saídas paralelas, entradas seriais de deslocamento à direita e deslocamento à esquerda, controle do modo de operação.
O registro tem quatro modos distintos de operação, a saber:
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Entrada paralela
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Deslocar para a direita (na direção QA para QD)
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Deslocar para a esquerda (na direção QD para QA)
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Desativação do clock
O carregamento paralelo síncrono é realizado aplicando os quatro bits de dados e tomando ambas as entradas de controle de modo, S0 e S1, nível alto (ver diagrama lógico).
Os dados são carregados através dos flip flops e aparecem nas saídas após a transição positiva do clock. Durante o carregamento, o fluxo de dados serial é inibido.
A mudança para a direita é realizada em sincronia com a subida borda do pulso de clock quando S0 é “1" e S1 é “0”.
Os dados seriais de entrada para este modo são inseridos no shift-right data (deslocamento à direita).
Quando S0 é “0” e S1 “1” os dados se deslocam para a esquerda.
O clock do flip-flop é inibido quando ambos os modos de controle
as entradas são BAIXAS.
