用移位寄存器LS芯片实现扭环形计数器ppt课件.ppt

数字电子技术实验 实验3 5移位寄存器及其应用 1 掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法 2 熟悉移位寄存器的应用 实现数据的串行 并行转换和构成环行计数器 一 实验目的 1 双向移位寄存器74LS194逻辑功能测试 2 用移位寄存器74LS194芯片实现扭环形计数器 3 用74LS194及门电路设计一双向移位扭环形计数器 要求右移时M 7 左移时M 8 画出原理图 连接实验电路 调试并记录实验结果 二 实验任务 数字电路实验箱 74LS00 74LS04 74LS194数字集成芯片 脉冲源 数字万用表 示波器 导线 三 实验设备 四 实验原理及步骤 1 移位寄存器是一种具有移位功能的寄存器 是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移 既能左移又能右移的移位寄存器称为双向移位寄存器 只需要改变左 右移的控制信号便可实现双向移位 根据存取信息的方式不同移位寄存器可分为 串入串出 串入并出 并入串出 并入并出四种形式 本实验选用的4位双向通用移位寄存器 型号为74LS194 其逻辑符号及引脚排列如图1所示 其中D0 D1 D2 D3为并行输入端 Q0 Q1 Q2 Q3为并行输出端 SR为右移串行输入端 SL为左移串行输入端 S1 S0为操作模式控制端 CR为异步清零端 CP为时钟脉冲输入端 实验原理 74LS194有5种不同操作模式 并行送数寄存 右移 方向由Q0至Q3 左移 方向由Q3至Q0 保持及清零 S1 S0和CR端的控制作用如下表所示 74LS194功能表 实验原理 2 移位寄存器的应用很广 可构成移位寄存器型计数器 顺序脉冲发生器 串行累加器 可用作数据转换 即把串行数据转换为并行数据 或把并行数据转换为串行数据等 本实验主要研究移位寄存器的功能测试和移位寄存器用作环形计数器及扭环形计数器线路连接及其原理 实验原理 1 环形计数器把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端 就可以进行循环移位 如图2所示 把输出端Q3和右移串行输入端SR相连接 设初始状态Q0Q1Q2Q3 1000 则在时钟脉冲的作用下Q0Q1Q2Q3将依次变为0100 0010 0001 1000 可见它是一个具有四个有效状态的计数器 这种类型的计数器通常称为环形计数器 图2电路可以由各个输出端输出在时间上有先后顺序的脉冲 因此也可作为顺序脉冲发生器 实验原理 2 扭环型计数器将图2所示环形计数器稍加改动 将Q3反相得Q3 再送至DSR 就构成了4位扭环形计数器 实验原理 3 双向移位寄存器设计 工作原理 当X 1时 M1 0 M0 1 执行右移功能 n 3 其模值M 2 3 6 当X 1时 M1 1 M0 0 执行左移功能 n 3 其模值M 2 3 1 5 n 代表环内包围的输出端的个数 如果是通过二输入与非门取反馈作移入数据 则为奇数模 M 2n 1如果是通过非门取反馈作移入数据 则为偶数模 M 2n 实验原理 1 双向移位寄存器74LS194逻辑功能测试 清除 先将端接 5V 检查Q端输出情况 再将端接0电平 所有Q端输出应为0 清零后再将端接 5V 并行输入 S1S0置入11 D端置入一组代码 如1011 给CP端送单次脉冲 观察Q端的状态 此时若将DSL或DSR置入1或0 Q端的状态是否改变 右移 令S1S0 01 CP 1HZ 再令DSL 0 观察Q端的变化 待4个LED全灭以后 此时输入的串行码是什么 再令DSR l 观察此时Q端LED点亮的次序 当4个LED都点亮时 输入的串行码又如何 若要串行输入代码1010 或其它非全0 非全1码 在DSR端置入一位数码 低位先送 给CP端送单次脉冲 经过4个脉冲之后立即将S0置成0以使寄存器工作于保存状态 左移 令S1S0 10 CP 1HZ 代码1010由DSL端置入 其它步骤与右移相同 保持 在完成左移并工作于保持状态后 再给CP端送4个单次脉冲 观察输出端有何变化 2 用移位寄存器74LS194芯片实现扭环形计数器 将教材中P109图3 5 2所示环形计数器稍加改动 将反相得 再送至DSR 就构成了4位扭环形计数器 电路图自行设计 试用双踪示波器观察CP QA QD波形图 CP 1KHz 3 用74LS194及门电路设计一双向移位扭环形计数器 要求右移时M 7 左移时M 8 画出原理图 连接实验电路 调试并记录实验结果 根据课件中移位寄存器原理设计电路图如图3所示 当X 0时 完成右移七进制扭环形计数器 当X 1时 完成左移八进制扭环形计数器 试用双踪示波器观察右移七进制时CP QA和QD波形图 CP 1KHz 左移八进制时CP QA和QD波形图 CP 1KHz 图3双向移位计数器 1 用万用表挡 电阻2K挡或将导线连接 5V电源与输出发光二极管等方法检查导线导通情况 当万用表发出蜂鸣声 阻值示数约为0或发光二极管亮时 均表示导线导通 2 根据给定芯片的管脚图 电源均按 5V和地接入 注意不要接反 按照设计好的逻辑电路图连接电路 验证结果是否符合实验要求 五 实验报告要求 2 总结移位寄存器的逻辑功能表 4 根据测试数据 得出结论 完成思考题 1 总结实现任意进制计数器的构成方法 3 叙述双向移位寄存器原理 六 注意事项 注意通常电源均按 5V和地接入 每个芯片都需接入一对电源 为防止遗漏 可把它定为接线的第一步 注意电源不要接反 否则会烧坏芯