目录

摘要 .................................................................................................................................................. 1

1 多功能双向移位寄存器 ............................................................................................................... 2

1.1 基本工作原理 .................................................................................................................... 2

1.2 基本实现方案 .................................................................................................................... 2

2 电路图设计................................................................................................................................... 4

2.1 电路结构............................................................................................................................ 4

2.2 真值表................................................................................................................................ 4

3 Verilog描述8位双向移位寄存器 ............................................................................................... 6

4 程序仿真....................................................................................................................................... 8

5 总结 ............................................................................................................................................ 10

参考文献......................................................................................................................................... 11

双向移位寄存器 8位双向移位寄存器电路设计

武汉理工大学《能力拓展训练》说明书

摘要

移位寄存器是基本的同步时序电路，基本的移位寄存器可以实现数据的串行/并行或并行/串行的转换、数值运算以及其他数据处理功能。[wwW.nIUBB.NET)在本设计中，使用硬件描述语言Verilog，在EDA工具QuartussII中，设计8位双向移位寄存器硬件电路，根据设计语言进行功能时序仿真，验证设计的正确性与可行性。

关键字：Verilog QuartusII

移位寄存器 1

双向移位寄存器 8位双向移位寄存器电路设计

武汉理工大学《能力拓展训练》说明书

8位双向移位寄存器电路设计

1 多功能双向移位寄存器

1.1 基本工作原理

移位寄存器是基本的同步时序电路，基本的移位寄存器可以实现数据的串行/并行或并行/串行的转换、数值运算以及其他数据处理功能。[wWw.niUbb.nEt)在本设计中定义移位寄存器中的数据从低位触发器移向高位为右移，移向低位为左移。

为了扩展逻辑功能和增加使用的灵活性，某些双向移位寄存器集成电路产品又附加了并行输入、并行输出等功能。如图1所示是上述几种工作模式的简化示意图。

双向移位寄存器 8位双向移位寄存器电路设计

右移串行输入(DIR左移串行输出(DOL并行输入 03右移串行输出(DOR) DIL) 12并行输出

图1 多功能移位寄存器工作模式简图

1.2 基本实现方案

图2所示是实现数据保持、右移、左移、并行置入和并行输出的一种电路方案。图中的D触发器FFm是N为移位寄存器中的第m位触发器，在其数据输入端插入了一个4选1数据选择器MUXm，用2位编码输入S1、S0控制MUXm，来选择触发器输入信号Dm的来源。当S1?S0?0时，选择该触发器本身输出的Qm，

n?1n次态为Qm，使触发器保持状态不变；当S1?0,S0?1时，触发器FFm?1?Dm?Qm

的输出Qm?1被选中，故CP脉冲上升沿到来时，FFm存入FFm?1此前的逻辑值，即n?1nn?1n而Qm从而实现右移功能；类似地，当S1?1,S0?0时，MUXmQm?Qm?1，+1?Qm，

选择Qm?1，实现左移功能；而当S1?S0?1时，则选中并行输入数据DIm，其次

n?1态Qm?DIm，从而完成并行数据的置入功能。上述四种操作概述于表1，此外，

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双向移位寄存器 8位双向移位寄存器电路设计

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在各触发器的输入端QN?1~Q0，可以得到N位并行数据的输出。(wwW.NiUBB.nEt)

双向移位寄存器 8位双向移位寄存器电路设计

图2 实现多功能双向移位寄存器的一种方案

如表1所示，为图2多功能双向移位寄存器的功能表：

表1 图2的功能表

双向移位寄存器 8位双向移位寄存器电路设计

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双向移位寄存器 8位双向移位寄存器电路设计

2.2 真值表

2.1 电路结构

2 电路图设计

存器，完整电路图如图3所示。[Www.nIubB.nET］

武汉理工大学《能力拓展训练》说明书

有效位对应的数据选择器和最高有效位对应的数据选择器。

双向移位寄存器 8位双向移位寄存器电路设计

图3 8位双向移位寄存器

数据选择器编码端S1S0分别对应地接在一起，同时选择D触发器的信号数据来

行输入。Dsr是右移串行数据输入端，Dsl是左移串行数据输入端，分别接最低

此电路由8个4选1数据选择器、8个带异步清零的D触发器组成。所有的

D触发器的同步，和并行输出数据的清零。另，每个D触发器的输出对应一位并

源。D触发器时钟端CP接一起，清零端CR也同样接在一起，这样可以保证级联

根据上一节的移位寄存器的一种基本实现方案，可以设计出8位双向移位寄

分析电路图，可得此8位双向移位寄存器的真值表，如表2所示：

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