Registradores de Deslocamento Aula

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Registradores de Deslocamento
Shift Register
Prof. Igor Ivanowsky Calmon Nogueira da Gama
Os flip-flops podem ser conectados para operar como registradores de deslocamento ou como contadores, duas de suas aplicações fundamentais.
 
Registrador de Deslocamento: Circuito digital cujo objetivo é converter dados binários entre o formato paralelo e o formato serial.
Contador: Circuito digital cujo objetivo é gerar uma sequência numérica.
Registrador de Deslocamento
● É utilizado para armazenar informações binárias.
O flip-flop armazena apenas um bit de informação já um registrador é capaz de armazenar mais bits;
●Constituídos de flip-flops D ou JK Mestre-Escravo ligados de forma encadeada onde a saída do anterior é ligada diretamente na saída do posterior.
O tipo de ligação entre os flip-flop faz com que eles se comportem como um flip-flop D;
Uma característica bastante útil em um registrador é a possibilidade de efetuar um deslocamento , isto é, a possibilidade de um dado registrado em um bit deslocar-se através das unidades de armazenamento (flip-flop’s). 
Um registrador de deslocamento é um dispositivo síncrono que pode ser utilizado para armazenar n bits com apenas um pino de entrada.
Tipos
●Entrada em série e saída em série (siso);
●Entrada em série e saída em paralelo (sipo);
●Entrada em paralelo e saída em série (piso);
●Entrada em paralelo e saída em paralelo (pipo);
Série: os bits da informação são apresentados sequencialmente, um após o outro;
Paralelo: os bits da informação são apresentados simultaneamente;
Obs.: MSB é o número mais a esquerda e portanto de maior potencial
Obs.: MSB é o número mais a esquerda e portanto de maior potencial
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Estes circuitos podem deslocar uma informação (bit) aplicada na entrada de uma posição a cada pulso de clock. Por exemplo, o bit 1 aplicado na entrada aparece na saída do primeiro flip-flop no primeiro pulso de clock, depois desloca-se, aparecendo na saída do segundo flip-flop no segundo pulso de clock e assim por diante, até aparecer na saída do final da sequência,
Na configuração mostrada acima, cada flip-flop tipo D tem sua saída conectada à entrada do flip-flop seguinte e todos eles são controlados pelo mesmo CLOCK.
Para entender como funciona este circuito, vamos partir da situação inicial em que todos eles estejam desativados ou com suas saídas Q no nível baixo.
Inicialmente vamos aplicar à entrada de dados um nível alto (1). Conforme podemos ver, esta entrada é feita pela entrada J do primeiro flip flop (FF1).
Com a chegada do pulso de clock a este flip-flop, ele muda de estado e com isso “armazena” o pulso aplicado à entrada, o qual aparece em sua saída depois de um curto intervalo de tempo. 
Veja que este sinal é armazenado com a borda de descida do sinal de clock, quando então o nível alto deve estar presente na entrada do flip-flop. O intervalo de tempo que decorre entre a aplicação do sinal na entrada de dados e seu aparecimento na saída do flip-flop é da ordem de alguns nano segundos nos integrados das famílias lógicas comuns, mas é importante que em muitas aplicações mais rápidas ele seja levado em conta.
No próximo pulso de clock, ocorre algo interessante: a entrada do primeiro flip-flop já não tem mais o nível alto, e portanto FF1 não muda de estado.
No entanto, na saída de FF1, temos nível alto, e esta saída está ligada à entrada do segundo flip-flop (FF2). Isso significa que, com a chegada do segundo pulso de clock, o nível lógico da saída do primeiro se transfere para a saída do segundo, depois é claro, de um pequeno intervalo de tempo, veja a tabela I.
Conversor (sipo) entrada série e saída paralelo
Conversor (sipo) entrada série e saída paralelo
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Conversor Série-Paralelo
● Exemplo para análise:
● Entrada D = 0001 (I3 I2 I1 I0)
● Saídas Q3 Q2 Q1 Q0
● Atua na descida do clock;
● Um pulso de clock para cada bit da informação;
● Saída começa zeradas;
● Entrada do primeiro bit menos significativo (1);
● Tabela, onde cada pulso esta 
representado em uma coluna;
Determinar as saídas dos flip-flops
Determinar as saídas dos flip-flops
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Conversor (piso) entrada paralelo e saída série
●Utiliza registradores com entradas preset e clear;
●Armazena informação em paralelo através das entradas preset e clear;
Conversor Paralelo Série
●Entrada Enable: em 0, as entradas preset assumem valores 1. Funcionamento normal (clear = 1);
●Entrada Enable: em 1, valores das entradas preset podem afetar as saídas;
Conversor Paralelo Série
●Gravando valores nas saídas:
 ●Deve-se primeiro colocar a entrada Clear em "0", gerando um nível baixo nas saídas dos Flip-Flops. Após isso, essa entrada deve ser colocada em "1" para permitir o funcionamento normal do registrador
 ●Colocar as informações nas entradas I1, I2, I3 e I4 e habilitar a entrada Enable;
 ●Com isso, onde a informação for "1" irá gerar um nível lógico baixo na entrada PR do Flip-Flop, o que faz ocorrer um preset no Flip-Flop. Depois disso, a entrada Enable deve ser colocada em "0" para permitir o funcionamento do registrador.
Entradas assíncronas paralelas: Enable(E)/ I1, I2, I3 e I4/ PR
Uma saída serial Q0
Uma entrada de clock
Duas portas de controle Enable/ Reset(clear)
CL = 1; E = 1; I3 = 0; NEND = 1; PR = 1; Q3 = 0 (D=0 -- Qf=0)
CL = 1; E = 1; I3 = 1; NEND = 0; PR = 0; Q3 = 1 (Preset sobrepõem portanto, Qf=1)
CL = 1; E = 1; I3 = 0; NEND = 1; PR = 1; Q3 = 0 (D=0 -- Qf=0)
CL = 1; E = 1; I3 = 1; NEND = 0; PR = 0; Q3 = 1 (Preset sobrepõem portanto, Qf=1)
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Quando o enable e I3 forem iguais a 1, a entrada PR3 estará em zero, forçando assim a saída Q3 a assumir valor 1.
Se limparmos o registrador de deslocamento (aplicarmos zero à entrada clear) e logo após introduzirmos a informação paralela (I = I3, I2, I1, I0) pelas entradas dos respectivos PR, as saídas Q, assumirão respectivamente os valores da informação. Essa maneira de entrarmos com a informação no registrador é chamada entrada paralela de informações.
Para que o registrador de deslocamento funcione como conversor paralelo série, necessitamos limpa-lo e em seguida, introduzir a informação como já descrito, recolhendo na saída Q0 a mesma informação de modo série. É fácil notar que a saída Q0 assume sequencialmente os valores I1, I2, I3.
Clock
Q3
Q2
Q1
Q0
Informação
I3
I2
I1
I0
1ª
 
I3
I2
I1
2ª
 
 
I3
I2
3ª
 
 
 
I3