数字装置中常常需要能把数码寄存起来或对数码行计数的部件，它们就是数码寄存器和数码计数器。这两种部件都是用触发器和门电路组合成的。
寄存器
能够把二进制数码和运算结果存储起来的部件叫数码寄存器，简称寄存器。我们知道，每一个触发器可以存储1位二进制数码。因此，如果需要存储4位二进制数码时，只要把4个触发器并联起来就可以组成1个4位二进制数码寄存器，它能接收和存储4位二进制数码。图1是用4个D触发器组成的寄存器。4个触发器的CP端并接在一起成为它的控制端，需要存储的数码加到触发器的D输入端。我们已经知道D触发器的性能是：（1）CP=0时，触发器保持原态不变：Q\(_{n＋1}\)=Qn；（2）CP=1时，触发器的状态就是输入D的状态：Q\(_{n＋1}\)=Dn。可见D触发器只有在CP=1时才能接收和存储数码，所以CP被称为“接收命令”脉冲。另外，4个触发器的R-\(_{D}\)端并接成1个端子，如果在这个端子上加上负脉冲，可以把所有的触发器都置成0态。这个过程我们称为“清零”，这个端子也就被称为“清0”端或“置0”端。
现在让我们来看看它是怎样把数码存储起来的。假定现在要存储的二进制数是1101，它们被分别加到触发器的D输入端，如图1。当接收命令脉冲CP到来后，由于D触发器的性能是在CP=1时，Q\(_{n＋1}\)=Dn，所以在CP脉冲的上升沿之后，4个触发器的状态从高位到低位被分别置成1101。只要不出现清0脉冲或新的接收命令脉冲和数码，寄存器将一直保持这个状态。也就是说，输入的二进制数码1101被存储到这个寄存器里了。如果想从寄存器中取出这个数码，从寄存器的各个Q端就可以得到它。
移位寄存器
数字电路中常常要进行加减乘除运算。加法和减法运算通常是用加法器和减法器完成的，而乘除运算则是用移位以后再加减的方法完成的。另外，数字信号在传送时，有时是将数码一位一位按顺序传送的，这种传送方式叫串行传送；有时是将几位数码同时传送，即并行传送的方式。因此，对于寄存器，除了要求它能接收、存储和传送数码之外，有时还要求它把数码进行移位。这种寄存器我们称为移位寄存器。
图2（a）是一个能把数码逐位左移的寄存器。它能在CP脉冲控制下，每米1个CP脉冲，使寄存器中存储的数码向左移动1位。它是由4个D触发器组成的，需要移位的信号加在最低位触发器的D输入端。然后按次序把低位触发器的Q端接到相邻的高位触发器的D输入端上。它和一般的寄存器一样，也有1个置0端，但为了使电路更简明清晰，我们通常是省略不画的。
现在我们来看看它是怎样把数码逐位移动的。假定先从置0端输入1个负脉冲，把寄存器清0，使它成为0000的状态。假定要输入和移位的数码是1101，见波形图图2（b）。从波形图看到：（1）第1个CP来到前，4个触发器的输入端分别是：D\(_{0}\)=1，D1＝Q\(_{0}\)=0，D2=Q\(_{1}\)=0，D3=Q\(_{2}\)=0。第1个CP来到后，在CP上升沿之后，触发器C0翻转成1态，即Q\(_{0}\)=1，而触发器C1、C\(_{2}\)、C3则保持0态不变，即Q\(_{1}\)＝Q2=Q\(_{3}\)=0，整个寄存器的状态是0001。（2）第2个CP来到前，D0=1，D\(_{1}\)=Q0=1，D\(_{2}\)=Q1=0，D\(_{3}\)＝Q2=0。第2个CP到来后，触发器C\(_{0}\)和D1被置成1，C\(_{2}\)和C3则保持0态，整个寄存器成为0011状态。以此类推，当第4个CP来到后，整个寄存器的状态将成为1101。可见通过CP的控制，在4个CP之后，输入信号1101经过4次移位后被移到这个寄存器中。或者说1个串行输入信号经4次移位后被移到这个寄存器中。如果这时从这个寄存器的O端取信号，得到的是1个并行的4位二进制数码。可见，原来串行输入的二进制数码已被转换成并行的输出信号。
除了左移的寄存器，还有能向右移动的寄存器，它的工作原理和左移的寄存器大同小异。此外，还有既能左移又能右移的双向移位寄存器，它的工作原理也基本相同，只是输入端增加了一些控制门以及连接和控制方法更为复杂罢了。
寄存器和移位寄存器都有现成的集成化产品可供选用。例如T451是中规模集成4D触发器，可作4位寄存器使用。T453是串、并4位双向移位寄存器。
二进制计数器
数字电路中能对脉冲进行计数的部件称为计数器。如果每个脉冲是和生产工序中的一个产品相对应的话，这种计数器实际上就成为对产品进行计数的部件了。
图3（a）是由4个J－K触发器组成的二进制计数器，它能对CP脉冲进行计数，最大计数值是二进制数1111，相当于十进制数15。需要计数的脉冲被加到最低位触发器的CP端，所有的J、K端都接到高电平上，然后按次序把低位触发器的Q端接到相邻的高位触发器的CP端上。我们知道，J-K触发器的性能是：（1）CP＝0时，不管J和K是什么状态，触发器都保持原态不变；Q\(_{n}\)+1=Qn；（2）CP=1和J=K=1时，触发器翻转一次：Q\(_{n＋1}\)=Q-n，而且它是在CP脉冲后沿建立新的状态的。
现在让我们来看看它是怎样进行计数的。假定在开始计数前，已经从计数器的清零端（图中省略未画）送入负脉冲，使整个计数器成为0000的状态。好象用算盘计数之前要把所有的算珠都拨到零位上一样。从图3（b）波形图看到：（1）在第1个CP脉冲后沿，因为J\(_{0}\)=K0=1和CP=1，所以第1个触发器C\(_{0}\)翻转成1态；Q0=1；其余3个触发器则保持0态：Q\(_{1}\)=Q2=Q\(_{3}\)=0。整个计数器的状态是0001。（2）在第2个CP后沿，触发器D0又翻转1次成0态；Q\(_{0}\)=0；触发器C1翻转成1态：Q\(_{1}\)=1；触发器C2和C\(_{3}\)则保持0态：Q2=Q\(_{3}\)=0。整个计数器状态成为0010。（3）第3个CP后沿，计数器状态为0011。……（15）第15个CP后沿，计数器状态为1111。（16）第16个CP后沿，计数器再加1后又回到原始状态0000。如果还有第5个触发器，计数器就会向高位再进1位。从这个工作过程可以看到，这个计数器确实能对CP脉冲进行计数，而且它的计数过程是符合二进制数的计数规律的。因为它只有4个触发器，4位二进制数的最大值是1111，相当于十进制数15，所以它的计数值最大是15。如果要计更大的数，只要增加触发器的个数就行了。
对上述计数器的工作过程进行分析可以看到，高1位触发器的翻转总是在低1位触发器翻转之后进行的。仍以图3来说明，在第7个CP后沿，计数器状态是0111。在第8个CP后沿，计数器状态成1000。从0111变到1000的过程是：先在CP后沿使触发器C\(_{0}\)从1翻成0，再由Q0产生的下降沿使C\(_{1}\)从翻成0，再由Q1产生的下降沿使C\(_{2}\)从1翻成0，最后由Q2产生的下降沿使C\(_{3}\)从0翻成1。这种从低到高逐位翻转的情况已在波形图上用箭头表示出来。同样，计数器从1111变到0000时，也有这样的4次翻转过程。这种从低到高按次序逐位翻转的计数器被称为异步计数器。因为触发器翻转总有一定的延迟时间，二进制数越大，计数器所需触发器的个数越多，总的延迟时间就越大，在计数时就必须等所有触发器都稳定下来后，才能送入新的计数脉冲，所以异步计数器的工作速度是不高的。另外，如果在所有触发器还没有稳定下来的时候去判断计数器所计的数，还会发生错误。
为了提高工作速度和工作质量，应该减少等待时间，方法是在同1个CP脉冲作用下使所有的触发器同时翻转。这种计数器叫做同步计数器。图4就是1个4位二进制数同步计数器。它是把计数脉冲同时接到4个触发器的CP端上，并利用J-K触发器有多个输入端以及输入端之间有“与”逻辑关系的特点，使J、K输入端也参加同步控制。按4位二进制数的计数规律要求把触发器的各个端子连接起来。（1）对最低位触发器C\(_{0}\)是要求每1个CP翻转1次，因此J0和K\(_{0}\)应该都接在高电平上。即J0=K\(_{0}\)=1。（2）对触发器C1是要求每2个CP翻转1次，把J\(_{1}\)和K1都接到Q\(_{0}\)上就可满足要求。因为J1=K\(_{1}\)=Q0，当Q\(_{0}\)=0时，C1维持原态不变；当Q\(_{0}\)=1时，C1才翻转。（3）对触发器C\(_{2}\)是要求每4个CP翻转一次，按这个要求应该把J0和K\(_{2}\)接到Q1和Q\(_{0}\)上。因为按逻辑式：J2=K\(_{2}\)=Q·Q1，只有在Q\(_{0}\)=1和Q1=1时，才使J\(_{2}\)=K2=1。也就是说，当触发器C\(_{1}\)、C0是00、01、10这3种状态时，触发器C\(_{2}\)不变；而当C1、C\(_{0}\)是11状态时，C2翻转。（4）对触发器C\(_{3}\)是要求每8个CP翻转1次，按这个要求应该把J3和K\(_{3}\)分别接到Q2、Q\(_{1}\)和Q0上，即J\(_{3}\)=K3=Q\(_{O}\)·Q1·Q\(_{2}\)。按这个逻辑式，只有在QO、Q\(_{1}\)和Q2都是1时，J\(_{3}\)=K3=1。也就是说，只有当触发器C\(_{2}\)、C1、C\(_{0}\)是111这种状态下C3才翻转。对于同步计数器来讲，计数脉冲是同时加到各个触发器的CP端上的，所以实现了触发器同时翻转，使延迟时间大大减少，提高了工作速度和工作质量。（未完待续）（俞鹤飞）
