Giáo trình Thực tập Kỹ thuật số - Bài 8: Mạch ghi dịch (Shift Register)

 số 24. Cần l−u ý một chút ta thấy số 4 chiếm đúng vị trí số 2, con 
số 2 dịch sang trái. Cuối cùng ta ấn phím số 6 rồi rời tay ra, trên mặt chỉ thị xuất 
hiện số 246. Ta nhận thấy số 6 chiếm đúng vị trí số 4, số 4 chiếm vị trí số 2, còn số 
2 dịch về trái. Máy tính bỏ túi hoạt động giống tính chất của mạch ghi dịch trái 
(Shift Left Register). 
Việc phân loại các mạch ghi - dịch th−ờng căn cứ vào chiều dịch chuyển số 
liệu (data) thì có các tên là ghi dịch trái, ghi dịch phải (SLB, SRR). Nếu căn cứ 
vào cách “nhập số liệu “ (data loading) thì có tên là : 
Ghi dịch vào nối tiếp - ra nối tiếp (siso) 
Ghi dịch vào nối tiếp - ra song song (sipo) 
Ghi dịch vào song song - ra nối tiếp (piso) 
Ghi dịch vào song song - ra song song (pipo) 
S = Serial , P = Parallel, I = In, O = Out 
Những phần tử cơ bản trong mạch ghi dịch là các trigơ. Ngoài ra còn có các 
cửa logic cơ bản khác hỗ trợ cho đúng với tính chất hoạt động của nó (ví dụ và, 
hoặc...). 
1. Mạch ghi dịch phải, mạch ghi dịch trái (SRR - SLR) 
ở đây ta dùng trigơ D để đơn giản các hình vẽ. Các trigơ chuyển trạng thái ở 
phía “s−ờn d−ơng” của xung nhịp. Đặt D1 = 1, cấu trúc của mạch ghi dịch phải và 
giản đồ thời gian nh− sau: 
 98
Qua bốn xung nhịp, thông tin D = “1” dịch theo chiều từ trái qua phải (từ 
trigơ A đến trigơ D). Ta cũng dễ thấy trên giản đồ thời gian tr−ờng hợp D = “0”. 
Ng−ời đọc cũng có thể tự giải thích đ−ợc tại sao mạch điện d−ới đây là cấu 
trúc của mạch ghi dịch trái xây dựng từ trigơ D. 
"1"
"1"
D
Ck
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
Ck 
CLR 
QA 
QB 
QC 
QD 
“1” D 
“0” 
"1"
"1"
D
Ck
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
 99
3. Nhập tin nối tiếp và nhập tin song song. 
a) Nhập tin nối tiếp (Serial Data Loading) 
Nhập tin nối tiếp là việc ghi một từ nhị phân vào mạch ghi dịch bằng cách 
nhập lần l−ợt từng bit một sau mỗi xung nhịp . 
Nh− vậy muốn ghi một từ 4 bit, ta cần 4 xung nhịp. Hình sau cho sơ đồ của 
mạch ghi dịch phải - nhập tin nối tiếp và thông tin có thể l−u trữ . 
M = 1 : sơ đồ ghi nối tiếp dịch phải . 
M = 0 : thông tin giữ không đổi khi vẫn có Ck. 
b) Nhập tin song song (Parallel Data Loading) 
Nhập tin song song là sự l−u trữ một từ nhị phân trong mạch ghi dịch bằng 
cách nhập đồng thời mọi bit của từ nhị phân sau một xung nhịp. Nh− vậy tốc độ 
nhập tin nhanh hơn nhiều so với nhập tin nối tiếp . 
Cấu trúc của mạch ghi dịch nhập tin song song 4-bit đ−ợc vẽ trên hình d−ới 
đây. L−u ý rằng từ 4 bit cần nhập đ−ợc ký hiệu là A, B, C, D, đầu M quy định 
mode hoạt động. 
Cách ghi từ nhị phân ABCD nh− sau: 
 - Xoá tất cả các trigơ : 0CLR = . 
 - Đặt M = 0 : 
 - Các bit từ nhị phân đ−ợc dẫn đến các đầu vào trigơ : 
"1"
"1"
QDQCQBQA
M
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
Ck
D
 100
 DA = A ; DB = B ; DC = C ; DD = D. 
 Ngay xung nhịp đầu tiên tác dụng, từ nhị phân đã đ−ợc ghi vào mạch đồng 
 thời qua 4 trigơ. 
 QA = A ; QB = B ; QC = C ; QD = D 
 ở lối ra song song có đủ 4 bit thông tin. 
 - Các xung nhịp tiếp theo không làm thay đổi trạng thái của hệ. 
Muốn lấy thông tin ở lối ra nối tiếp ta làm nh− sau : 
 Đặt M = 1 : lối vào Di đ−ợc nối DA , QA nối DB , QB nối DC , QC nối DD . Nh− 
 vậy sơ đồ chính là mạch ghi nối tiếp dịch phải . Lúc này ở lối ra nối tiếp QD 
 có bit QD , cần 3 xung nhịp Ck nữa để lấy ra nốt QC , QB , QA . 
"1"
"1"
DCBA
QDQCQBQA
M
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
Ck
D
 101
B. Phần thực nghiệm 
1. Mạch ghi dịch phải nhập tin 4 bit nối tiếp 
ƒ Chúng ta sẽ xây dựng và nghiên cứu mạch ghi dịch phải nhập tin nối tiếp 
đ−ợc xây dựng từ trigơ D. 
ƒ Sơ đồ thí nghiệm: 
CLR
5V
CK 0V
Di 5V
PR 5V
QdQcQbQa
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
ƒ Các b−ớc tiến hành thí nghiệm: 
B−ớc1: 
 Thực hiện vẽ mạch nh− các hình trên bằng cách sử dụng: 
 04 Trigơ D [Digital Basic/Flip - Flops/D SRN] 
 04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 
 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 
Chú ý: 
 [ ] Đ−ờng dẫn để lấy linh kiện trong th− viện 
 ( ) Ký hiệu phím tắt 
B−ớc 2: 
- Sau khi vẽ xong mạch, bạn nhấp lên nút “Run” trên thanh công cụ. 
- Xoá mạch bằng CLR = 0 
- Sau đó đặt CLR = 1 và PR = 1 
B−ớc 3: 
- Tiến hành theo bảng số liệu để nhập tin Q = QAQBQCQD = 0101 
- Điền đầy đủ vào bảng số liệu sau: 
 102
Ck Di QA QB QC QD 
Ck1 1 
Ck2 0 
Ck3 1 
Ck4 0 
- Nếu kết quả đúng thì Q ở dòng Ck4 phải là 0101 
2. Mạch ghi dịch trái nhập tin 4 bit nối tiếp 
ƒ Chúng ta sẽ xây dựng và nghiên cứu mạch ghi dịch trái nhập tin 4 bit nối 
tiếp đ−ợc xây dựng từ trigơ D. 
ƒ Sơ đồ thí nghiệm: 
CLR
5V
CK 0V
Di
0VPR 5V
QdQcQbQa
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
ƒ Các b−ớc tiến hành thí nghiệm: 
B−ớc1: 
 Thực hiện vẽ mạch nh− các hình trên bằng cách sử dụng: 
 04 Trigơ D [Digital Basic/Flip - Flops/D SRN] 
 04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 
 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 
B−ớc 2: 
- Sau khi vẽ xong mạch, bạn nhấp lên nút “Run” trên thanh công cụ. 
- Xoá mạch bằng CLR = 0 
- Sau đó đặt CLR = 1 và PR = 1 
B−ớc 3: 
- Tiến hành theo bảng số liệu để nhập tin Q = QAQBQCQD = 0101 
- Điền đầy đủ vào bảng số liệu sau: 
 103
Ck Di QA QB QC QD 
Ck1 0 
Ck2 1 
Ck3 0 
Ck4 1 
Nếu kết quả đúng thì Q ở dòng Ck4 phải là 0101 
3. Mạch ghi dịch phải nhập tin song song 
ƒ Chúng ta sẽ xây dựng và nghiên cứu mạch ghi dịch phải nhập tin 4 bit 
song song đ−ợc xây dựng từ trigơ D. 
ƒ Sơ đồ thí nghiệm: 
A
0V
B
5V
C
0V
D
5V
M
5V
Ck
0V
CLR
5V
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
S
D
CP
R
Q
_Q
QA QB QC QD
+V
5V
ƒ Các b−ớc tiến hành thí nghiệm: 
B−ớc1: 
 Thực hiện vẽ mạch nh− các hình trên bằng cách sử dụng: 
 04 Trigơ D [Digital Basic/Flip - Flops/D SRN] 
 07 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 
 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 
 12 Cổng NAND 2 lối vào [Digital Basic/Gates/2-in NAND] (5) 
 01 Cửa đảo [Digital basics/Buferr,Inverters/Inverter] 
B−ớc 2: 
- Sau khi vẽ xong mạch, bạn nhấp lên nút “Run” trên thanh công cụ. 
 104
- Xoá mạch bằng CLR = 0 
- Sau đó đặt CLR = 1 và PR = 1 
B−ớc 3: 
- Tiến hành theo bảng số liệu để nhập tin Q = QAQBQCQD = 0101 
- Điền đầy đủ vào bảng số liệu sau: 
Mốt hoạt động CLR Ck A B C D QA QB QC QD
0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 M = 0 - Nhập tin 
song song 
1 Ck 0 1 0 1 0 1 0 1 
1 Ck 1 1 1 1 
1 Ck 1 1 1 1 
1 Ck 1 1 1 1 
1 Ck 1 1 1 1 
M = 1 
Dịch phải tuần 
hoàn 
1 Ck 1 1 1 1 
Nếu kết quả đúng thì sau 4 xung nhịp Ck, Q sẽ nhận lại giá trị ban đầu 
4. Nghiên cứu sự hoạt động của ghi dịch vạn năng 74LS194 
ƒ IC 74LS194 là mạch ghi dịch vạn năng hai chiều 4 bit (4-bit Bidirectional 
Universal Shift Register). Nó có thể nhập tin nối tiếp, nhập tin song song, 
dịch trái, dịch phải. Mốt hoạt động của nó đ−ợc điều khiển bởi S0 và S1. Sơ 
đồ và bảng chân lý đ−ợc trình bày ở phần phụ lục. 
ƒ Sơ đồ thí nghiệm: 
Q0Q1Q2Q3
D0
0V
D1
0V
D2
0V
D3
0V
MR
0V
DSL
0V
DSR
0V
S2
0V
S1
0V
Ck
0V
74LS194
CP
S1
S0
DSR
DSL
MR
D3
D2
D1
D0
Q3
Q2
Q1
Q0
Trong đó 
+ DSR (Data Input Shift Right ): Lối vào dữ liệu dịch phải 
 + DSL (Data Input Shift Left ) : Lối vào dữ liệu dịch trái 
 105
 + D0–D3 :Lối vào dữ liệu song song 
 + Q0–Q3 :Lối ra dữ liệu song song 
 + MR : (Mater Reset): Clear tác động thấp 
 + S0–S1: Lối vào điều khiển mốt hoạt động 
ƒ Các b−ớc tiến hành thí nghiệm: 
B−ớc1: 
 Thực hiện vẽ mạch nh− hình trên bằng cách sử dụng: 
 10 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 
 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 
 01 IC 74LS194 [Digital by Number/741xx/74194] 
B−ớc 2: 
a. Ghi dịch phải và ghi dịch trái 
- Tiến hành thí nghiệm theo các số liệu đầu vào ở bảng chân lý sau và điền đầy 
đủ kết quả vào bảng: 
Ck MR S0 S1 DSR DSL QA QB QC QD
x 0 x x x x 0 0 0 0 
CK1 1 0 1 1 x 
CK2 1 0 1 1 x 
CK3 1 0 1 1 x 
CK4 1 0 1 1 x 
x 0 x x x x 
CK1 1 1 0 x 1 
CK2 1 1 0 x 1 
CK3 1 1 0 x 1 
CK4 1 1 0 x 1 
b. Ghi dịch phải nhập tin 4 bit nối tiếp 
- Yêu cầu nhập tin Q = QAQB QC QD = 0101 
- Các b−ớc tiến hành: 
+ Đặt S0, S1 để chọn mode hoạt động 
 106
+ Đặt giá trị cho DSR thích hợp để nhập đ−ợc tin theo yêu cầu 
+ Tác động CK để nhập tin 
- Tiến hành thí nghiệm và điền đầy đủ vào bảng số liệu sau: 
Ck MR S0 S1 DSR DSL QA QB QC QD
x 0 x x x x 0 0 0 0 
CK1 1 
CK2 1 
CK3 1 
CK4 1 
c. Ghi dịch trái nhập tin 4 bit nối tiếp 
- Yêu cầu nhập tin Q = QAQB QC QD = 0101 
- Các b−ớc tiến hành: 
+ Đặt S0, S1 để chọn mode hoạt động 
+ Đặt giá trị cho DSL thích hợp để nhập đ−ợc tin theo yêu cầu 
+ Tác động Ck để nhập tin 
- Tiến hành thí nghiệm và điền đầy đủ vào bảng số liệu sau: 
CK MR S0 S1 DSR DSL QA QB QC QD
x 0 x x x x 0 0 0 0 
CK1 1 
CK2 1 
CK3 1 
CK4 1 
d. Nhập tin 4 bit song song 
- Yêu cầu nhập tin Q = QAQB QC QD = 1001 
- Các b−ớc tiến hành: 
+ Đặt S0, S1 để chọn mode hoạt động 
+ Đặt giá trị tin QAQBQCQD cần nhập vào các lối vào dữ liệu song song 
ABCD t−ơng ứng 
 107
+ Tác động CK để nhập tin 
- Tiến hành thí nghiệm và điền đầy đủ vào bảng số liệu sau. 
CK MR S0 S1 DSR DSL A B C D QA QB QC QD
x 0 x x x x x x x x 0 0 0 0 
CK1 1 
CK2 1 
CK3 1 
CK4 1 
5. Kiểm tra kiến thức 
Sử dụng hai ghi dịch vạn năng 74LS194 và các linh kiện cần thiết khác để 
thực hiện các yêu cầu sau: 
+ Mạch ghi dịch phải nhập tin 8 bit nối tiếp. 
 Tiến hành thí nghiệm để nhập tin Q = 10110010 
+ Mạch nhập tin 8 bit song song 
 Tiến hành thí nghiệm để nhập tin Q = 10110010 
 108
C. Phụ lục 
Giới thiệu DataSheet các hãng sản xuất IC trên thế giới của một số IC thông 
dụng sử dụng trong bài thực hành. 
1. Bộ ghi dịch vạn năng hai chiều 4 bit 
 (4 bit Bidirectional Universal Shift Register) 
Tên IC: 74x194 (TTL) 
 109