O que é SIPO Shift Register: Circuito, Funcionamento, Tabela Verdade e Suas Aplicações

Geralmente, um registrador pode ser definido como um dispositivo usado para armazenar os dados binários, mas se você deseja armazenar vários bits de dados, é usado um conjunto de flip-flops conectados em série. Os dados armazenados nos registradores podem ser deslocados usando registradores de deslocamento no lado direito ou esquerdo, fornecendo pulsos CLK. Registro de deslocamento é um grupo de sandálias de dedo usado para armazenar vários bits de dados. Da mesma forma, um registrador de deslocamento com n bits pode ser formado simplesmente conectando n flip-flops onde cada flip-flop simplesmente armazena um único bit de dados. Uma vez que o registrador desloca os bits para o lado direito, é o registrador de deslocamento para a direita, enquanto que se desloca para o lado esquerdo, é conhecido como registrador de deslocamento para a esquerda. Este artigo discute uma visão geral de um dos tipos de registrador de deslocamento, ou seja, registrador de deslocamento serial em paralelo ou registrador de deslocamento SIPO .

O que é o Registro de Turno SIPO?

O registrador de deslocamento que permite a saída paralela de entrada serial é conhecido como registrador de deslocamento SIPO. No registro SIPO, o termo SIPO significa entrada serial e saída paralela. Neste tipo de registrador de deslocamento, os dados de entrada são dados bit a bit serialmente. Para cada pulso de clock, os dados de entrada em todos os FFs podem ser deslocados em uma única posição. O o/p em cada flip-flop pode ser recebido em paralelo.

Diagrama de circuito

o Diagrama de circuito do registrador de deslocamento SISO é mostrado abaixo. Este circuito pode ser construído com flip-flops 4 D que são conectados conforme mostrado no diagrama onde o sinal CLR é dado adicionalmente ao sinal CLK para todos os FFs para RESET. No circuito acima, a primeira saída do FF é dada à segunda entrada do FF. Todos esses quatro flip-flops D são conectados entre si serialmente porque o mesmo sinal CLK é dado a cada flip-flop.

Funcionamento do Registro de Turno SIPO

O funcionamento do registrador de deslocamento SIPO é; que ele pega a entrada de dados seriais do primeiro flip-flop do lado esquerdo e gera uma saída de dados paralela. O circuito de registrador de deslocamento SIPO de 4 bits é mostrado abaixo. A operação deste registrador de deslocamento é, primeiro, todos os flip-flops do circuito de FF1 a FF4 devem ser RESET para que todas as saídas de FFs como QA a QD estejam no nível lógico zero para que não haja saída de dados paralela.

A construção do registrador de deslocamento SIPO é mostrada acima. No diagrama, a primeira saída do flip-flop 'QA' é conectada à segunda entrada do flip-flop 'DB'. A saída do segundo flip-flops ‘QB’ é conectada à entrada DC do terceiro flip-flops, e a saída do terceiro flip-flops ‘QC’ é conectada à entrada ‘DD’ do quarto flip-flops. Aqui, QA, QB, QC e QD são saídas de dados.

Inicialmente, todas as saídas se tornarão zero, portanto, sem pulso CLK; todos os dados se tornarão zero. Vamos dar um exemplo de entrada de dados de 4 bits como 1101. Se aplicarmos o primeiro pulso de clock '1' ao primeiro flip-flop, os dados a serem inseridos no FF e QA se tornam '1', e permanecendo todas as saídas como QB , QC e QD se tornarão zero. Portanto, a primeira saída de dados é '1000'

Se aplicarmos o segundo pulso de clock como '0' ao primeiro flip-flop, QA se torna '0', QB se torna '0', QC se torna '0' e QD se torna '0'. Portanto, a segunda saída de dados se tornará '0100' devido ao processo de deslocamento à direita.

Se aplicarmos o terceiro pulso de clock como '1' ao primeiro flip-flop, QA se torna '1', QB se torna '0', QC se torna '1' e QD se torna '0'. Portanto, a terceira saída de dados se tornará '1011' devido ao processo de deslocamento à direita.
Se aplicarmos o quarto pulso de clock como '1' ao primeiro flip-flop, então QA se torna '1', QB se torna '1', QC se torna '0' e QD se torna '1'. Portanto, a terceira saída de dados se tornará '1101' devido ao processo de deslocamento à direita.

Tabela Verdade do Registro de Turno SIPO

A tabela verdade do registrador de deslocamento SIPO é mostrada abaixo.

Diagrama de temporização

o diagrama de tempo do registrador de deslocamento SIPO é mostrado abaixo.

Aqui estamos usando um sinal i/p CLK de borda positiva. Em um primeiro pulso de clock, os dados de entrada se tornam QA = ‘1’ e todos os outros valores como QB, QC e QD se tornam ‘0’. Assim, a saída se tornará '1000'. No segundo pulso de clock, a saída se tornará '0101'. No terceiro pulso de clock, a saída se tornará '1010' e no quarto pulso de clock, a saída se tornará '1101'.

Código Verilog do Registro de Turno SIPO

O código Verilog para o registrador de deslocamento SIPO é mostrado abaixo.

módulo sipomod(clk,clear, si, po);
entrada clk, si, claro;
saída [3:0] po;
reg [3:0] tmp;
reg [3:0] po;
sempre @(posedge clk)
começar
se limpo)
tmp <= 4'b0000;
senão
tmp <= tmp << 1;
tmp[0] <= sim;
po = tmp;
fim
módulo final

Circuito de registro de deslocamento 74HC595 IC SIPO e seu funcionamento

Um IC 74HC595 é um registrador de deslocamento serial de 8 bits em paralelo, de modo que usa entradas serialmente e fornece saídas paralelas. Este IC inclui 16 pinos e está disponível em diferentes pacotes como SOIC, DIP, TSSOP e SSOP.

A configuração do pino do 74HC595 é mostrada abaixo, onde cada pino é discutido abaixo.

Pinos 1 a 7 e 15 (QB a QH e QA): Estes são os pinos o/p que são usados ​​para conectar dispositivos de saída como displays de 7 segmentos e LEDs.

Pino 8 (GND): Este pino GND é simplesmente conectado ao pino GND da fonte de alimentação do microcontrolador.

Pino 9 (QH): Este pino é usado para conectar ao pino SER de um IC diferente e fornecer o mesmo sinal CLK para ambos os ICs para que funcionem como um único IC, incluindo 16 saídas.

Pin16 (Vcc): Este pino é usado para conectar ao microcontrolador, caso contrário, a fonte de alimentação porque é um IC de nível lógico de 5V.

Pin14 (BE): É o Serial i/p Pin onde os dados são inseridos serialmente ao longo deste pino.

Pino 11 (SRCLK): É o pino CLK do registrador de deslocamento que funciona como o CLK para o registrador de deslocamento, porque o sinal CLK é fornecido por todo esse pino.

Pino 12 (RCLK): É o pino Register CLK que é usado para observar o/ps nos dispositivos que estão conectados a esses ICs.

Pino 10 (SRCLR): É o pino CLR do registrador de deslocamento. Este pino é usado principalmente quando precisamos limpar o armazenamento do registrador.

Pino 13 (OE): É o pino de habilitação o/p. Uma vez que este pino é definido como HIGH, o registrador de deslocamento é definido para uma condição de alta impedância e o/ps não são transmitidos. Se definirmos esse pino como baixo, podemos obter o o/ps.

74HC595 IC  Funcionando

O diagrama de circuito do 74HC595 IC para controle de LEDs é mostrado abaixo. Os 3 pinos do registrador de deslocamento são necessários para serem conectados ao Arduino como os pinos 11, 12 e 14. Todos os oito LEDs serão simplesmente conectados a este registrador de deslocamento IC.

Os componentes necessários para projetar este circuito incluem principalmente um IC de registro de deslocamento 74HC595, Arduino UNO, fonte de alimentação de 5V, placa de ensaio, 8 LEDs, resistores de 1KΩ – 8 e fios de conexão.

Primeiro, o Serial i/p Pin do Shift Register precisa se conectar ao Pin-4 do Arduino Uno. Depois disso, conecte os pinos CLK e trava, como os pinos 11 e 12 do IC, aos pinos 5 e 6 do Arduino Uno, respectivamente. Os LEDs são conectados usando resistores limitadores de corrente de 1KΩ aos pinos 8-o/p do IC. Uma fonte de alimentação separada de 5 V é usada para o IC 74HC595 com GND comum ao Arduino antes de fornecer 5 V do Arduino.

Código

O código simples para ativar 8 LEDs acesos em série é mostrado abaixo.

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

O funcionamento deste circuito de registrador de deslocamento é, a princípio, todos os 8 LEDs serão desligados porque o LED variável de byte está definido como zero. Agora, cada bit é definido como 1 com a função “bitSet” e é deslocado com a função “shiftOut”. Da mesma forma, todos os LEDs serão ligados na mesma série. Se você deseja desligar o LED, pode utilizar a função “bitClear”.

O Shift Register IC 74HC595 é usado em diferentes aplicações como servidores, controle de LED, controle industrial, aparelhos eletrônicos, switches de rede, etc.

Formulários

o aplicações de registrador de deslocamento de saída paralela de entrada serial é mostrado abaixo.

• Geralmente, o registrador de deslocamento é usado para armazenar dados temporários, usado como ring & Johnson Contador de toque .
• Estes são usados ​​para transferir dados e manipulação.
• Esses flip-flops são usados ​​principalmente em linhas de comunicação sempre que uma desmultiplexação de linha de dados em várias linhas paralelas é necessária porque esse registrador de deslocamento é usado para alterar os dados de serial para paralelo.
• Estes são usados ​​para criptografia e descriptografia de dados.
• Este registrador de deslocamento é utilizado dentro do CDMA para gerar o código PN ou o Pseudo Noise Sequence Number.
• Podemos usá-los para rastrear nossos dados!
• O registrador de deslocamento SIPO é usado em várias aplicações digitais para conversão de dados.
• Às vezes, esse tipo de registrador de deslocamento é simplesmente conectado ao microprocessador, uma vez que mais pinos GPIO são necessários.
• A aplicação prática deste registrador de deslocamento SIPO é fornecer os dados de saída do microprocessador para um indicador de painel remoto.

Assim, esta é uma visão geral do SIPO registro de deslocamento – circuito, trabalho, tabela verdade e diagrama de temporização com aplicações. Os componentes do registrador de deslocamento SIPO mais usados ​​são 74HC595, 74LS164, 74HC164/74164, SN74ALS164A, SN74AHC594, SN74AHC595 e CD4094. Esses registradores são muito rápidos em uso, os dados podem ser convertidos muito facilmente de serial para paralelo e seu design é simples. Aqui está uma pergunta para você, o que é o registrador de deslocamento PISO.