实验指导7-验证+设计型

1、“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”实验七实验七 移位寄存器及其应用移位寄存器及其应用一、实验目的一、实验目的 1掌握时序电路的分析和测试方法。掌握时序电路的分析和测试方法。 2通过实验进一步熟悉寄存器的工作原理。通过实验进一步熟悉寄存器的工作原理。3. 掌握移位寄存器的逻辑功能、使用方法与应用。掌握移位寄存器的逻辑功能、使用方法与应用。二、实验器件与设备仪器二、实验器件与设备仪器 14位通用寄存器位通用寄存器74LS194 2片片 2双双D正沿触发器正沿触发器74LS74 2片片3非门非门74LS04 1片片4. 数字信号显示仪数字信号显示仪 5数字万用表数字

2、万用表UT56 6. GOS6051示波器示波器7TDS4数字系统综合实验平台数字系统综合实验平台 “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”芯片引脚图芯片引脚图有许多发明家和科学家都是靠精品觅食法取得成功的。你知有许多发明家和科学家都是靠精品觅食法取得成功的。你知道道精品觅食法精品觅食法的学习方法吗？的学习方法吗？“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”芯片引脚图芯片引脚图74LS19474LS194引脚：引脚：CLR 复位端复位端CLK 时钟脉冲时钟脉冲CP端端AD为并行输入端为并行输入端QAQD为并行输出端为并行输出端SR为右移串行输

3、入端为右移串行输入端SL为左移串行输入端为左移串行输入端S0及及S1为控制端为控制端“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”移位寄存器：是一个具有移位功能的寄存器，寄存器中所移位寄存器：是一个具有移位功能的寄存器，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，改变左、右移的控制信移又能右移的称为双向移位寄存器，改变左、右移的控制信号便可实现双向移位。根据移位寄存器存取信息的方式不同号便可实现双向移位。根据移位寄存器存取信息的方式不同分：串入串出、串入并出、并入串出、并

4、入并出四种形式。分：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。移位寄存器用途很广，可构成脉冲序列发生器、计数器、串移位寄存器用途很广，可构成脉冲序列发生器、计数器、串行行/并行转换器、并行并行转换器、并行/串行转换器等。串行转换器等。74LS194是是4位双向通用移位寄存器，具有上沿触发、同位双向通用移位寄存器，具有上沿触发、同步并行置入、串入左移位、串入右移位和保持四种功能，有步并行置入、串入左移位、串入右移位和保持四种功能，有异步清零功能。其引脚排列如上页图所示。异步清零功能。其引脚排列如上页图所示。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”测试提示测试提示

5、D0D0（串入端）端接逻辑电平开关，（串入端）端接逻辑电平开关，CLK(CP)CLK(CP)接单脉冲，接单脉冲，Q0Q0、Q1Q1、Q2Q2、Q3Q3端接逻辑电平显示灯。端接逻辑电平显示灯。体会右移寄存器逻辑功能，思考要将四位数据存入右移体会右移寄存器逻辑功能，思考要将四位数据存入右移寄存器需要几个时钟周期？如果将存入右移寄存器的数据通过寄存器需要几个时钟周期？如果将存入右移寄存器的数据通过并行输出到一个具有并行入口的寄存器，需要几个时钟周期？并行输出到一个具有并行入口的寄存器，需要几个时钟周期？如果将存入右移寄存器的数据通过串行输出端送入到另外一个如果将存入右移寄存器的数据通过串行输出端送入

6、到另外一个仅有串行入口的寄存器中，又需要几个时钟周期？仅有串行入口的寄存器中，又需要几个时钟周期？如果存入四位数据之前不对右移寄存器进行事先清零，如果存入四位数据之前不对右移寄存器进行事先清零，能否将四位数据存入右移寄存器？能否将四位数据存入右移寄存器？三、三、实验内容实验内容1.组装测试右移寄存器组装测试右移寄存器用两片用两片74LS7474LS74设计并构成右移寄存器，然后采用单拍工作设计并构成右移寄存器，然后采用单拍工作方式进行测试。先对右移寄存器进行清零，再将方式进行测试。先对右移寄存器进行清零，再将10111011四位数据四位数据存入右移寄存器。自拟表格进行记录。存入右移寄存器。自拟

7、表格进行记录。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”按芯片引脚图将、按芯片引脚图将、S1S1、S0S0、A A、B B、C C、D D端接逻辑电平端接逻辑电平开关，开关，CLK(CP)CLK(CP)接单脉冲，接单脉冲，QAQA、QBQB、QCQC、QDQD端接逻辑电平显端接逻辑电平显示灯。测试示灯。测试QAQAQDQD状态填入下表中，并说明功能。状态填入下表中，并说明功能。 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 QA QB QC QDA B C D CLR S1 S0 CP功功 能能输输 出出输输 入入测试提示：测试提示：表中表中X X可以为高电平可以为高电

8、平1 1或低电平或低电平0 0，测试时改变，测试时改变X X不不同的取值，观测对输出的影响。同的取值，观测对输出的影响。2.测试测试74LS194芯片功能芯片功能采用单拍工作方式进行测试。采用单拍工作方式进行测试。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”右右 移移串入串入输输 出出S1=0 S0=1CPSRQA QB QC QD1234511011左左 移移串入串入输输 出出S1=1 S0=0CPSLQA QB QC QD1234511011将、将、S1S1、S0S0、SRSR、SLSL端接电平开关、端接电平开关、 CLK(CP)CLK(CP)接单脉接单脉冲，冲，

9、QAQA、QBQB、QCQC、QDQD端接电平显示灯，端接电平显示灯，CLRCLR先先0 0后后1 1，按下列，按下列两个表的要求观测并记录两个表的要求观测并记录QAQAQDQD状态。状态。根据以上根据以上74LS19474LS194功能测试实验结果，按下面表格整理出功能测试实验结果，按下面表格整理出74LS19474LS194的功能表。的功能表。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”74LS194功能表功能表功能X X X XX XX0 01X X X XX 01 01X X X XX 11 01X X X X0 X0 11X X X X1 X0 11D1 D2

10、 D3 D4X X1 11X X X XX XX X1X X X XX XXX X0QA QB QC QDA B C DSR SLCLKS1 S0CLR0或1或提示提示：表中的表中的QA等表示为等表示为“次态次态”，填表中的现态现用，填表中的现态现用QAn表示。表示。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”74LS194具有下述功能提示：具有下述功能提示：异步清零：CLR=0，QAQBQCQD=0000并行置数寄存：CLR=1，S1=S0=1，CP时刻QAQBQCQD=ABCD保持：CRL=1，S1=S0=0，QAQBQCQD保持原态右移：CLR=1，S1=0、S0

11、=1，CP时刻QAQBQCQD的状态由QA向QB移位左移： CLR=1 ，S1=1、S0=0，CP时刻QAQBQCQD的状态由QD向QC移位“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”3. 扭环移存型计数器扭环移存型计数器用用74LS194芯片构成扭环移存型计数器，对电路进行测试、芯片构成扭环移存型计数器，对电路进行测试、分析和记录。分析和记录。测试电路方式和步骤测试电路方式和步骤单拍测试：单拍测试： 先将先将74LS194 QAQBQCQD清零清零0000 ，再使电路实现单拍右移，记，再使电路实现单拍右移，记录录QAQBQCQD状态转移表；状态转移表；置置74LS19

12、4 QAQBQCQD初值为初值为1010，使电路实现右移，记录，使电路实现右移，记录QAQBQCQD状态转移表；状态转移表；分析测试结果指出电路逻辑功能，给出全状态转移图，确定一个有效分析测试结果指出电路逻辑功能，给出全状态转移图，确定一个有效电路状态转移图，并说明选择理由。电路状态转移图，并说明选择理由。思考如果计数器工作时由于干扰进入了无效状态转移循环中，此电路思考如果计数器工作时由于干扰进入了无效状态转移循环中，此电路能否自动跳出进入有效循环，即此电路能否自启动？能否自动跳出进入有效循环，即此电路能否自启动？“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”4. 环形移

13、存型计数器（环形移存型计数器（选做选做）用用74LS194芯片构成环形移存型计数器，对电路进行测试、芯片构成环形移存型计数器，对电路进行测试、分析和记录。分析和记录。测试电路方式和步骤参考实验内容测试电路方式和步骤参考实验内容3自己设计。自己设计。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”四、四、实验预习要求实验预习要求1.复习有关寄存器的内容，弄懂集成通用移位寄存器的工作原理。用两片74LS74设计右移寄存器，设计测试方法步骤。2.学习有关74LS194逻辑功能的介绍，查看其外引线排列图，了解各管脚的作用。3. 复习移存型计数器环形计数器和扭环计数器基本概念和特性。试用74LS194芯片构设计成环形移存型计数器