विभिन्न प्रकार के शिफ्ट रजिस्टर और उदाहरणों के साथ इसके अनुप्रयोग

क्या है शिफ्ट रजिस्टर:

शिफ्ट रजिस्टर अनुक्रमिक तर्क सर्किट हैं, डेटा के भंडारण और हस्तांतरण में सक्षम हैं। वे फ्लिप फ्लॉप से ​​बने होते हैं जो इस तरह से जुड़े होते हैं कि एक फ्लिप फ्लॉप का आउटपुट दूसरे फ्लिप-फ्लॉप के इनपुट के रूप में काम कर सकता है, जो कि शिफ्ट रजिस्टर के प्रकार पर निर्भर करता है।

शिफ्ट रजिस्टर मूल रूप से एक प्रकार का रजिस्टर होता है जिसमें डेटा ("शिफ्ट") ट्रांसफर करने की क्षमता होती है। रजिस्टर सामान्य रूप से स्टोरेज डिवाइस होते हैं जो श्रृंखला में एक विशेष संख्या में फ्लिप फ्लॉप को एक साथ जोड़कर बनाए जाते हैं और डेटा की मात्रा (बिट्स) जो रजिस्टर द्वारा संग्रहीत की जा सकती है, हमेशा फ्लिप फ्लॉप की संख्या के सीधे आनुपातिक होती है, प्रत्येक फ्लिप के रूप में फ्लॉप एक समय में केवल एक बिट स्टोर करने में सक्षम है। जब किसी रजिस्टर में फ्लिप-फ्लॉप इस तरह से जुड़े होते हैं कि एक फ्लिप फ्लॉप का आउटपुट दूसरे का इनपुट बन जाता है, तो शिफ्ट रजिस्टर बन जाता है।

फ्लिप फ्लॉप एक कुंडी के समान एक ऑपरेशन के साथ डिवाइस हैं । इसे एक बस्टेबल वाइब्रेटर के रूप में संदर्भित किया जा सकता है जो दो राज्यों (0 या 1) के बीच स्थानांतरित हो सकता है और बिट्स में डेटा संग्रहीत करने में सक्षम है। नए डेटा को प्रत्येक घड़ी चक्र और आउटपुट पर भेजे गए पिछले डेटा के साथ एक फ्लिप फ्लॉप में पढ़ा जाता है।

शिफ्ट रजिस्टर किस फ्लिप-फ्लॉप का संकलन है?

हालांकि यह फ्लिप फ्लॉप के प्रकार पर निर्भर करता है, इनपुट, आउटपुट और फ्लिप फ्लॉप के बीच घड़ी चक्र संबंध के रूप में भिन्न होता है। फ्लिप फ्लॉप के विभिन्न प्रकार हैं, लेकिन शिफ्ट रजिस्टरों के निर्माण में सबसे अधिक उपयोग डी (देरी) -फ्लो फ्लॉप हैं।

डी फ्लिप फ्लॉप के संचालन के लिए जो उन्हें शिफ्ट रजिस्टर के लिए इतना वांछनीय बनाता है, जब भी डी फ्लिप फ्लॉप की विशिष्टताओं के आधार पर डी फ्लिप फ्लॉप (या तो बढ़ते या गिरने वाले किनारे) की घड़ी पर बदलाव होता है। आउटपुट "Q" का डेटा उसी डेटा का हो जाता है जो इनपुट "D" पर होता है। फ्लिप फ्लॉप का आउटपुट "क्यू" अगले घड़ी चक्र तक उस मूल्य पर रहेगा, जहां यह फिर इनपुट में मूल्य (उच्च या निम्न, 1 या 0) में बदल जाएगा।

अब जब हम जानते हैं कि स्विफ्ट रजिस्टर क्या हैं, हम फ्लिप-फ्लॉप के प्रकारों और उनके अनुप्रयोगों में गहरा गोता लगाने के लिए आगे बढ़ेंगे। लेकिन इससे पहले, शिफ्ट रजिस्टर का उपयोग करने पर अधिक व्यावहारिक प्रदर्शन देने के लिए आइए लोकप्रिय बदलाव रजिस्टर 74HC595 पर एक नज़र डालें, जिसका उपयोग हमने विभिन्न माइक्रोकंट्रोलर्स के साथ एलईडी के प्रदर्शन या अनुक्रम को इंटरफ़ेस करने के लिए किया है।

• एल ई डी के एक अनुक्रम को नियंत्रित करने के लिए अरड्यूनो के साथ 74HC595 के साथ शिफ्ट रजिस्टर
• 7-सेगमेंट डिस्प्ले इंटरफ़ेस के लिए ESP32 के साथ शिफ्ट रजिस्टर
• कई एल ई डी को नियंत्रित करने के लिए रास्पबेरी पाई के साथ रजिस्टर रजिस्टर करें
• एलईड के अनुक्रम को नियंत्रित करने के लिए PIC के साथ शिफ्ट रजिस्टर

डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स में रजिस्टरों के प्रकार

शिफ्ट रजिस्टरों को उनके संचालन के तरीके से प्रमुख रूप से वर्गीकृत किया जाता है , या तो धारावाहिक या समानांतर।

छह (6) बुनियादी प्रकार के शिफ्ट रजिस्टर हैं जो नीचे सूचीबद्ध हैं, हालांकि उनमें से कुछ को डेटा प्रवाह की दिशा के आधार पर आगे विभाजित किया जा सकता है या तो दाएं या शिफ्ट बाएं से।

1. सीरियल - सीरियल आउट शिफ्ट रजिस्टर (SISO)

2. सीरियल में - समानांतर आउट शिफ्ट रजिस्टर (SIPO)

3. पैरेलल - पैरलल आउट शिफ्ट रजिस्टर (PIPO)

4. समानांतर - सीरियल आउट शिफ्ट रजिस्टर (PISO)

5. द्विदिश शिफ्ट रजिस्टर

6. काउंटर

1. सीरियल- इन-सीरियल आउट शिफ्ट रजिस्टर

सीरियल में - सीरियल आउट शिफ्ट रजिस्टर शिफ्ट रजिस्टर होते हैं जो क्रमबद्ध रूप से डेटा (धारा प्रति घड़ी चक्र) में प्रवाहित होते हैं और डेटा को भी उसी तरह से स्ट्रीम करते हैं, एक के बाद एक।

एक साधारण सीरियल - सीरियल आउट 4-बिट शिफ्ट रजिस्टर ऊपर दिखाया गया है, रजिस्टर में 4 फ्लिप फ्लॉप होते हैं और यह कैसे काम करता है इसके टूटने के बारे में नीचे बताया गया है;

स्टार्टअप पर, शिफ्ट रजिस्टर को पहले साफ़ किया जाता है, सभी फ्लिप फ्लॉप के आउटपुट को शून्य करने के लिए मजबूर करते हुए, इनपुट डेटा को इनपुट क्रमानुसार, एक समय में एक बिट पर लागू किया जाता है।

कर रहे हैं बाहर डेटा स्थानांतरण की दो बुनियादी तरीके एक के माध्यम से SISO शिफ्ट रजिस्टर;

1. गैर-विनाशकारी रीडआउट
2. विनाशकारी पढ़ें

• गैर-विनाशकारी रीडआउट

गैर - विनाशकारी रीडआउट आधारित, शिफ्ट रजिस्टरों में हमेशा एक अतिरिक्त लाइन के साथ ऑपरेशन का रीड / राइट मोड होता है, जो रीड और राइटिंग ऑपरेशनल मोड के बीच स्विच करने की अनुमति देता है।

जब डिवाइस "राइट" ऑपरेशनल मोड में होता है, तो शिफ्ट रजिस्टर प्रत्येक डेटा को एक बार में एक बिट व्यवहार करता है जो विनाशकारी रीडआउट संस्करण की तरह व्यवहार करता है और डेटा इस प्रकार खो जाता है, लेकिन जब ऑपरेशनल मोड को "रीड" करने के लिए स्विच किया जाता है, डेटा जो इनपुट पर शिफ्ट किए गए हैं वे सिस्टम में वापस चले जाते हैं और शिफ्ट रजिस्टर में इनपुट के रूप में काम करते हैं। इससे यह सुनिश्चित करने में मदद मिलती है कि डेटा लंबे समय तक रहता है (जब तक यह रीड मोड में रहता है)

• विनाशकारी पढ़ें

विनाशकारी रीडआउट के लिए, डेटा पूरी तरह से खो जाता है क्योंकि फ्लिप फ्लॉप सिर्फ जानकारी को स्थानांतरित करता है। उपरोक्त 4-बिट शिफ्ट रजिस्टर के लिए, हम "1101" शब्द भेजना चाहते हैं। शिफ्ट रजिस्टर को साफ़ करने के बाद, सभी फ्लिप फ्लॉप का आउटपुट 0 हो जाता है, इसलिए पहले क्लॉक चक्र के दौरान जैसे ही हम यह डेटा (1101) धारावाहिक रूप से लागू करते हैं, फ्लिप फ्लॉप के आउटपुट नीचे दी गई तालिका की तरह दिखते हैं।

पहला घड़ी चक्र:

एफएफ ०	FF1	एफएफ 2	एफएफ 3
1	०	०	०

दूसरा घड़ी चक्र:

एफएफ ०	FF1	एफएफ 2	एफएफ 3
०	1	०	०

तीसरी घड़ी चक्र:

एफएफ ०	FF1	एफएफ 2	एफएफ 3
1	०	1	०

चौथी घड़ी चक्र:

एफएफ ०	FF1	एफएफ 2	एफएफ 3
1	1	०	1

2. सीरियल में - समानांतर रजिस्टर शिफ्ट

दूसरी तरह की शिफ्ट रजिस्टर जिस पर हम विचार करेंगे, वह है सीरियल-इन- पेरील शिफ्ट रजिस्टर जिसे एसआईपीओ शिफ्ट रजिस्टर भी कहा जाता है । इस प्रकार के शिफ्ट रजिस्टर का उपयोग धारावाहिक से समानांतर में डेटा के रूपांतरण के लिए किया जाता है। डेटा प्रति घड़ी चक्र के बाद एक में आता है और या तो स्थानांतरित किया जा सकता है और प्रतिस्थापित किया जा सकता है या प्रत्येक आउटपुट पर पढ़ा जा सकता है । इसका मतलब यह है कि जब डेटा को पढ़ा जाता है, तो प्रत्येक बिट बिट में एक साथ उनके संबंधित आउटपुट लाइन (Q0 - Q3 नीचे दिखाए गए 4-बिट शिफ्ट रजिस्टर के लिए) उपलब्ध हो जाता है।

4-बिट्स सीरियल - समानांतर आउट शिफ्ट रजिस्टर नीचे दी गई छवि में चित्रित किया गया है।

एक तालिका जो दिखाती है कि कैसे डेटा धारावाहिक से बाहर हो जाता है-4 समानांतर बदलाव रजिस्टर में नीचे दिखाया गया है, जिसमें डेटा 1001 है।

स्पष्ट	एफएफ ०	FF1	एफएफ 2	एफएफ 3
1001	०	०	०	०
	1	०	०	०
	०	1	०	०
	०	०	1	०
	1	०	०	1

धारावाहिक का एक अच्छा उदाहरण - समानांतर आउट शिफ्ट रजिस्टर 74HC164 शिफ्ट रजिस्टर है, जो 8-बिट शिफ्ट रजिस्टर है।

डिवाइस में दो सीरियल डेटा इनपुट (DSA और DSB), आठ समानांतर डेटा आउटपुट (Q0 से Q7) हैं। डेटा को डीएसए या डीएसबी के माध्यम से क्रमिक रूप से दर्ज किया जाता है और या तो इनपुट का उपयोग सक्रिय इनपुट के रूप में दूसरे इनपुट के माध्यम से डेटा प्रविष्टि के लिए किया जा सकता है। डेटा को घड़ी (CP) इनपुट के कम-से-उच्च संक्रमण पर स्थानांतरित किया जाता है। मास्टर रीसेट इनपुट (MR) पर एक LOW रजिस्टर को क्लियर करता है और सभी इनपुट्स को कम करता है, स्वतंत्र रूप से अन्य इनपुट्स के लिए। इनपुट्स में क्लैंप डायोड शामिल हैं। यह वीसीसी से अधिक वोल्टेज के लिए इनपुट के लिए वर्तमान सीमित प्रतिरोधों के उपयोग को सक्षम करता है।

3. समांतर - सीरियल आउट शिफ्ट रजिस्टर

समानांतर में - सीरियल आउट शिफ्ट रजिस्टर, डेटा समानांतर में आपूर्ति की जाती है, उदाहरण के लिए, नीचे दिखाए गए 4-बिट रजिस्टर पर विचार करें।

इस रजिस्टर का उपयोग 4-बिट शब्द को स्टोर और शिफ्ट करने के लिए किया जा सकता है, शिफ्ट रजिस्टर के संचालन के मोड को नियंत्रित करने वाले राइट / शिफ्ट (WS) कंट्रोल इनपुट के साथ। जब WS नियंत्रण रेखा कम होती है (मोड लिखें), डेटा को D0 से D3 में लिखा और देखा जा सकता है। डेटा को क्रमिक रूप से स्थानांतरित करने के लिए, WS नियंत्रण रेखा को High (Shift मोड) लाया जाता है, रजिस्टर तब डेटा को क्लॉक इनपुट पर स्थानांतरित करता है। सीरियल में समानांतर हमारे शिफ्ट रजिस्टर को PISO Shift रजिस्टर भी कहा जाता है ।

एक समानांतर इन-सीरियल आउट शिफ्ट रजिस्टर का एक अच्छा उदाहरण 74HC165 8-बिट शिफ्ट रजिस्टर है, हालांकि इसे सीरियल-सीरियल आउट शिफ्ट रजिस्टर के रूप में भी संचालित किया जा सकता है।

डिवाइस में एक सीरियल डेटा इनपुट (DS), आठ समानांतर डेटा इनपुट (D0 से D7) और दो पूरक सीरियल आउटपुट (Q7 और Q7) हैं। जब समानांतर लोड इनपुट (पीएल) L0 से D7 से डेटा को अतुल्यकालिक रूप से शिफ्ट रजिस्टर में लोड किया जाता है। जब पीएल उच्च होता है तो डेटा डीएस में क्रमिक रूप से रजिस्टर में प्रवेश करता है। जब क्लॉक इनेबल इनपुट (CE) कम होता है तो CP इनपुट पर LOW-टू-हाई-ट्रांज़िशन पर डेटा शिफ्ट किया जाता है। CE पर एक उच्च CP इनपुट अक्षम कर देगा। इनपुट 15 वी पर सहिष्णु हैं। यह डिवाइस को हाई-टू-लो लेवल शिफ्टिंग एप्लिकेशन में उपयोग करने में सक्षम बनाता है।

शिफ्ट रजिस्टर का कार्यात्मक आरेख नीचे दिखाया गया है;

सिस्टम के लिए समय आरेख नीचे दी गई छवि में दिखाया गया है;

4. समांतर - समानांतर आउट शिफ्ट रजिस्टर

समांतर - समानांतर आउट शिफ्ट रजिस्टर के लिए, समानांतर आउटपुट में आउटपुट डेटा एक साथ दिखाई देता है क्योंकि इनपुट डेटा को फीड किया जाता है। इस प्रकार के शिफ्ट रजिस्टर को PIPO Shift register भी कहा जाता है ।

D0 से D3 तक के प्रत्येक इनपुट पिन पर इनपुट डेटा को उसी समय पढ़ा जाता है जब डिवाइस को क्लॉक किया जाता है और उसी समय, प्रत्येक इनपुट से पढ़े गए डेटा को संबंधित आउटपुट (Q0 से) में पास कर दिया जाता है। क्यू 3)।

74HC195 शिफ्ट रजिस्टर एक बहुउद्देशीय शिफ्ट रजिस्टर है शिफ्ट रजिस्टर बाहर समानांतर - कि मोड सभी प्रकार हम में एक समानांतर रूप में अब तक विशेष रूप से चर्चा की है द्वारा वर्णित के अधिकांश में काम कर करने में सक्षम है।

5. द्विदिश शिफ्ट रजिस्टर

शिफ्ट रजिस्टर या तो दाएं या बाएं डेटा शिफ्ट का प्रदर्शन कर सकता है, या दोनों की तरह शिफ्ट रजिस्टर और उनके कॉन्फ़िगरेशन पर निर्भर करता है। राइट शिफ्ट ऑपरेशन में, द्विआधारी डेटा को दो से विभाजित किया जाता है। यदि इस ऑपरेशन को उलट दिया जाता है, तो द्विआधारी डेटा दो से गुणा हो जाता है। संयोजन तर्क के उपयुक्त अनुप्रयोग के साथ, दोनों ऑपरेशन करने के लिए एक सीरियल शिफ्ट रजिस्टर को कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

नीचे दी गई छवि में 4-बिट रजिस्टर पर विचार करें। NAND गेटों के एक जोड़े को OR गेट्स के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है और उनका उपयोग शिफ्ट की दिशा को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, या तो दाएं या बाएं।

डेटा को स्थानांतरित करने की दिशा निर्धारित करने के लिए, या तो दाएं या बाएं, नियंत्रण रेखा का उपयोग किया जाता है।

74HC194 द्वि-दिशा बदलाव रजिस्टर एक अच्छा उदाहरण है। रजिस्टर धारावाहिक और समानांतर इनपुट या आउटपुट के सभी मोड और विविधताओं में काम कर सकता है। नियंत्रण रेखा, घड़ी, इनपुट और आउटपुट पिन को उजागर करने वाले 74HC194 के कार्यात्मक आरेख नीचे दिखाया गया है।

डिवाइस का समय आरेख नीचे भी दिखाया गया है। यह बेहतर ढंग से समझने में मदद करेगा कि नियंत्रण रेखा रजिस्टर की क्रियाओं को कैसे नियंत्रित करती है।

6. काउंटर

काउंटरर्स, जिसे कभी-कभी रोटेट शिफ्ट रजिस्टर कहा जाता है, मूल रूप से डिवाइस में वापस फीड किए गए अपने आउटपुट के साथ रजिस्टरों को इस तरह से इनपुट करता है कि यह एक विशेष पैटर्न बनाता है। इस प्रकार के रजिस्टरों को उनके द्वारा प्रदर्शित किए गए पैटर्न और अनुक्रम के कारण काउंटर के रूप में संदर्भित किया जाता है। सबसे लोकप्रिय प्रकार के शिफ्ट रजिस्टर काउंटर रिंग काउंटर हैं ।

रिंग काउंटर

रिंग काउंटर मूल रूप से एक प्रकार का काउंटर होता है जिसमें सबसे महत्वपूर्ण बिट के आउटपुट को कम से कम महत्वपूर्ण बिट के इनपुट के रूप में वापस फीड किया जाता है। डी फ्लिप फ्लॉप का उपयोग करते हुए आरेख में एक 4-बिट रिंग काउंटर चित्रित किया गया है।

जब घड़ी पल्स लागू किया जाता है, तो प्रत्येक चरण का आउटपुट अगले एक में स्थानांतरित हो जाता है, और चक्र चलता रहता है। जब स्पष्ट उच्च हो जाता है, तो पहले वाले को छोड़कर सभी फ्लिप फ्लॉप (जो 1 पर सेट हो जाता है) शून्य पर रीसेट हो जाता है।

शिफ्ट रजिस्टर के आवेदन

शिफ्ट रजिस्टर का उपयोग बहुत सारे अनुप्रयोगों में किया जाता है जिनमें से कुछ हैं;

1. धारावाहिक रूपांतरण के समानांतर, जहां उनका उपयोग दो उपकरणों के बीच संचार के लिए आवश्यक तारों की संख्या, या लाइनों को कम करने के लिए किया जाता है, क्योंकि धारावाहिक संचार में आमतौर पर समानांतर की तुलना में सिर्फ दो तारों की आवश्यकता होती है जो बिट्स की संख्या पर निर्भर करती है।

2. मैं माइक्रोकंट्रोलर के लिए विस्तार । आधुनिक दिन के इलेक्ट्रॉनिक्स में, माइक्रोकंट्रोलर्स IO पिन को वास्तविक सम्पदा के रूप में संदर्भित किया जाता है और एक निश्चित अनुप्रयोग के लिए एक से अधिक की आवश्यकता होती है जैसे कि 100 लीड को चालू करना या एक Arduino या Atmeg3288 माइक्रोकंट्रोलर जैसी किसी चीज के साथ 100 रीड स्विच को पढ़ना। उदाहरण के लिए, नीचे दिए गए सर्किट आरेख से पता चलता है कि कैसे 8 एलईड को नियंत्रित करने के लिए एक सीरियल को समानांतर शिफ्ट रजिस्टर में इस्तेमाल किया जा सकता है, केवल तीन माइक्रोकंट्रोलर आईओ पिन का उपयोग करके।

3. वे राज्य रजिस्टरों में उपयोग किए जाते हैं जो अनुक्रमिक उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं । एक परिमित मेमोरी मशीन की तरह, डिवाइस की अगली स्थिति हमेशा नए डेटा को पिछली स्थिति में स्थानांतरित करने और सम्मिलित करने से निर्धारित होती है।

4. एक अन्य मुख्य अनुप्रयोग टाइम देरी में पाया जाता है । शिफ्ट रजिस्टरों का उपयोग उपकरणों में समय की देरी के लिए किया जाता है, समय के साथ घड़ी द्वारा समायोजित किया जाता है, या कैस्केडिंग शिफ्ट रजिस्टरों द्वारा बढ़ाया जाता है या आउटपुट को कम महत्वपूर्ण बिट से ले जाता है।

समय की देरी आमतौर पर सूत्र का उपयोग करके गणना की जाती है;

टी = एन * (1 / एफसी)

एन फ्लिप फ्लॉप चरण की संख्या है जिस पर आउटपुट लिया जाता है, एफसी घड़ी सिग्नल की आवृत्ति है और टी जो निर्धारित किया जा रहा मूल्य है, वह समय की मात्रा है जिसके लिए आउटपुट में देरी होगी।

जब विस्तृत रेंज के कारण किसी विशेष कार्य के लिए शिफ्ट रजिस्टर का चयन करते हैं और अपनी विशेष आवश्यकता से मेल खाने वाले किसी एक का चयन करने के लिए महत्वपूर्ण टाइप करते हैं, तो इस तरह की चीज़ों, संचालन का तरीका, बिट आकार (फ्लिप फ्लॉप की संख्या), दाएं या बाएं द्विदिश आदि।

के कुछ सबसे लोकप्रिय पारी रजिस्टरों कर रहे हैं;

1. 74HC 194 4-बिट द्विदिश सार्वभौमिक पारी रजिस्टर
2. 74HC 198 8-बिट द्विदिश सार्वभौमिक सार्वभौमिक रजिस्टर
3. 74HC595 सीरियल-इन-पैरेलल-आउट शिफ्ट रजिस्टर
4. 74HC165 समानांतर-इन-सीरियल-आउट शिफ्ट रजिस्टर
5. आईसी 74291 4-बिट यूनिवर्सल शिफ्ट रजिस्टर, बाइनरी अप / डाउन काउंटर, सिंक्रोनस।
6. तीन-राज्य आउटपुट के साथ आईसी 74395 4-बिट यूनिवर्सल शिफ्ट रजिस्टर।
7. समानांतर इनपुट और तीन-राज्य आउटपुट के साथ आईसी 74498 8-बिट द्विदिश शिफ्ट रजिस्टर।
8. आईसी 74671 4-बिट द्विदिश शिफ्ट रजिस्टर।
9. आउटपुट स्टोरेज रजिस्टर के साथ IC 74673 16-बिट सीरियल-इन सीरियल-आउट शिफ्ट रजिस्टर।
10. तीन-राज्य आउटपुट के साथ आईसी 74674 16-बिट समानांतर-इन-सीरियल अनुक्रम रजिस्टर।

कई और भी हैं, आपको बस यह पता लगाना है कि आपके आवेदन में सबसे अच्छा क्या है।

पढ़ने के लिए धन्यवाद, अगली बार तक।