实验九 移位寄存器及其应用ppt课件

1、1,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DL SLSI:右移输入端SR或DR CLRN:,3. 移位

2、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

3、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D

4、SR，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”、“Q0Q7”、“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

5、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74LS

6、194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,15,5. 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，

7、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。,16,7

8、4LS194有5种不同操作模式： 即并行送数寄存，右移（方向由Q0 Q3）， 左移（方向由Q3 Q0），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。,17,（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Q

9、0Q1Q2Q3将依次变为0100 0010 0001 1000 -,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

10、，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0,1,11,01,串入右移工作方式,串入数据输入端,18,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Q0Q7为，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。,19,三、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，逐项进行测试。 2、环