实验九 移位寄存器及其应用.ppt

实验九移位寄存器及其应用 1 掌握中规模集成移位寄存器74LS194的逻辑功能及测试方法 2 用74LS194设计任意模值的扭环计数器的方法3 了解移位寄存器的使用 实现数据的串行 并行转换和构成环形计数器 一 实验目的要求 二 实验原理 1 移位寄存器 在数字系统中能寄存二进制信息 并进行移位的逻辑部件称为移位寄存器 2 集成移位寄存器74LS194功能 具有左移位 右移位 清零 数据并入 并出 并入 串出等多种功能 逻辑符号 QuartusII软件提供的74194逻辑符号 SLSI 左移输入端SL或DLSLSI 右移输入端SR或DRCLRN 3 移位寄存器的应用 1 构成环形计数器 2 构成扭环形计数器 1 测试74LS194的逻辑功能2 移位寄存器构成的移位型计数器 1 环形计数器 2 扭环形计数器3 实现数据串 并转换 1 串行 并行转换器 2 并行 串行转换器 三 实验内容 四 实验步骤 1 测试74LS194的逻辑功能 设计74LS194文件 下载到芯片后 S1 S0 SL SR D0 D1 D2 D3 D4分别接至逻辑电平开关的输出插孔 Q0 Q1 Q2 Q3分别接至逻辑电平显示插孔 CP接单次脉冲源 测试74LS194的逻辑功能 1 环形计数器下图是用74194构成的环形计数器的逻辑图 当正脉冲起动信号START到来时 使S1S0 11 从而不论移位寄存器74194的原状态如何 在CP作用下总是执行置数操作使Q0Q1Q2Q3 1000 当START由1变0之后 S1S0 01 在CP作用下移位寄存器进行右移操作 在第四个CP到来之前Q0Q1Q2Q3 0001 这样在第四个CP到来时 由于DSR Q3 1 故在此CP作用下Q0Q1Q2Q3 1000 可见该计数器共4个状态 为模4计数器 根据实验结果画出该环形计数器状态图 2 移位寄存器构成的移位型计数器 2 扭环形计数器为了增加有效计数状态 扩大计数器的模 将上述接成右移寄存器的74194的末级输出Q3反相后 接到串行输入端DSR 就构成了扭环形计数器 如下图所示 该电路有8个计数状态 为模8计数器 一般来说 N位移位寄存器可以组成模2N的扭环形计数器 只需将末级输出反相后 接到串行输入端 根据实验结果画出该扭环形计数器状态图 3 串行 并行转换器 1 串行 并行转换是指串行输入的数据 经过转换电路之后变成并行输出 下面是用两片74LS194构成的七位串行 并行转换电路 设计文件时 需要引脚分配端口是上图中的 接地 1 串行输入 Q0 Q7 CP 其余直接连好电路 实验时自行设置一组七位代码从 串行输入 端口每个CP信号输入一个数 2 并行 串行转换是指并行输入的数据 经过转换电路之后变成串行输出 下面是用两片74LS194构成的七位并行 串行转换电路 与上图相比 它多了两个与非门 而且还多了一个转换启动信号 负脉冲或低电平 工作方式同样为右移 五 实验报告要求 1 使寄存器清零 除了采用输入低电平的方法外 可否通过左移或右移的方法来实现 可否使用并行送数法 若可行 如何进行操作 2 在对CC40194进行送数后 若要使输出端改为另外的代码 是否一定要使寄存器清零 3 若要进行循环左移 图9 3 9 4接线应如何修改 4 根据实验结果 画出4位环形计数器和4位扭环形计数器的状态转换图 7 分析串 并转换器 并 串行转换器电路所得结果的正确性 用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路 Q 1时LED亮 1k 二极管 发光 LED 5V S1 1 S0 1置数控制 S1 0 S0 1右移控制 趣味实验 5 移位寄存器及其应用 一 实验目的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 二 实验原理寄存器是计算机和其他数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部件 它的主要组成部分是触发器 一个触发器能存储1位二进制代码 所以要存储n位二进制代码的寄存器就需要用n个触发器组成 把若干个触发器串接起来 就可以构成一个移位寄存器 移位寄存器是一个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要求 根据移位寄存器存取信息的方式不同分为 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 其引脚排列如图5 1所示 集成移位寄存器74LS194由4个RS触发器及它们的输入控制电路组成 D0 D1 D2 D3为并行输入端 Q0 Q1 Q2 Q3 为并行输出端 DSR为右移串行输入端 DSL为左移串行输入端 S0 S1为操作模式控制端 CR为直接无条件清零端 CP为时钟脉冲输入端 74LS194有5种不同操作模式 即并行送数寄存 右移 方向由Q0Q3 左移 方向由Q3Q0 保持及清零 S1 S2端的控制作用如表5 1 移位寄存器应用很广 本次实验主要研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串 并行转换 1 环形计数器有时要求在移位过程中数据不要丢失 仍然保持在寄存器中 此时 只要将移位寄存器的最高位的输出接至最低位的输入端 即将移位寄存器的首尾相连就可实现上述功能 这种寄存器称为循环移位寄存器 它也可以作为计数器用 称为环形计数器 如图5 2所示 把输出端Q3和右移串行输入端DSR相连接 设初始状态Q0Q1Q2Q3 1000 则在时钟脉冲作用下Q0Q1Q2Q3将依次变为0100001000011000 图5 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 如果将输出Q0与左移串行输入端DSR相连接 即可达到左移循环移位 2 实现数据串 并行转换串行 并行转换器 串行 并行转换是指串行输入的数码 经转换电路之后变换成并行输出 图5 3是用两片74LS194四位双向移位寄存器组成的七位串 并行数据转换电路 电路中S0端接高电平1 S1受Q7控制 二片寄存器连接成串行输入右移工作模式 Q7是转换结束标志 当Q7 1时 S1为0 使之成为S1S0 01的串入右移工作方式 当Q7 0时 S1 1 有S1S0 11 则串行送数结束 标志着串行输入的数据已经转换成并行输出了 0 全0 1 11 01111111 01 串入右移工作方式 串入数据输入端 串行 并行转换的具体过程如下 转换前 CR端加低电平 使寄存器的内容清零 此时S1S0 11 寄存器执行并行输入工作方式 当第一个CP脉冲到来后 寄存器的输出状态Q0 Q7为01111111 与此同时S1S0变为01 转换电路变为执行串入右移工作方式 串行输入数据由1片的DSR端加入 随着CP脉冲的依次加入 输出状态的变化可列成表5 3所示 由表5 3可见 右移操作七次后 Q7变为0 S1S0又变为11 说明串行输入结束 这时 串行输入的数码已经转换成了并行输出了 三 实验内容 1 测试74LS194的逻辑功能先在纸上画出连线图 然后在实验箱上连线 检查无误后 按讲义P69页表2 11 4所规定的输入状态 逐项进行测