湖南工大-數(shù)電實(shí)驗(yàn)六移位寄存器及其應(yīng)用

1、精品文檔實(shí)驗(yàn)六 移位寄存器及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握中規(guī)模 4 位雙向移位寄存器邏輯功能及使用方法。2、熟悉移位寄存器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行、 并行轉(zhuǎn)換和構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)原理1、移位寄存器是一個具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代碼能 夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。 既能左移又能右移的稱為雙向移位寄存 器,只需要改變左、右移的控制信號便可實(shí)現(xiàn)雙向移位要求。根據(jù)移位寄存器存 取信息的方式不同分為：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四種形式。本實(shí)驗(yàn)選用的 4 位雙向通用移位寄存器，型號為 CC40194 或 74LS194，兩 者功能相同，可互換使用，其邏輯符號及引腳排列如圖 91

2、所示。圖 9 1 CC40194 的邏輯符號及引腳功能其中D0、D1、D2、D3為并行輸入端 ; Q0、Q1、Q2、Q3為并行輸出端； SR為右移串行輸入端， SL 為左移串行輸入端； S1、S0為操作模式控制端； CR 為直接 無條件清零端； CP 為時鐘脈沖輸入端。CC40194有 5 種不同操作模式：即并行送數(shù)寄存，右移（方向由 Q0Q3）， 左移 （方向由 Q3Q0），保持及清零。表 9 lS1、S0 和 C R 端的控制作用如表 9 l。精品文檔精品文檔2、移位寄存器應(yīng)用很廣，可構(gòu)成移位寄存器型計(jì)數(shù)器 ;順序脈沖發(fā)生器；串 行累加器； 可用作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換， 即把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，

3、或把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 為串行數(shù)據(jù)等。本實(shí)驗(yàn)研究移位寄存器用作環(huán)形計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)的串、并行轉(zhuǎn)換。（1）環(huán)形計(jì)數(shù)器把移位寄存器的輸出反饋到它的串行輸入端，就可以進(jìn)行循環(huán)移位，如圖 9 2 所示，把輸出端 Q3 和右移串行輸入端 SR相連接，設(shè)初始狀態(tài) Q0Q1Q2Q3=1000， 則在時鐘脈沖作用下 Q0Q1Q2Q3 將依次變?yōu)?0100001000011000，如 表 92 所示，可見它是一個具有四個有效狀態(tài)的計(jì)數(shù)器，這種類型的計(jì)數(shù)器通 常稱為環(huán)形計(jì)數(shù)器。圖 92 電路可以由各個輸出端輸出在時間上有先后順序的 脈沖。因此也可作為順序脈沖發(fā)生器。表 9 2圖 9 2 環(huán)形計(jì)數(shù)器如果將輸出 Q0 與左移串

4、行輸入端（2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串、并行轉(zhuǎn)換SL 相連接，即可實(shí)現(xiàn)左移循環(huán)移位串行并行轉(zhuǎn)換器 串行并行轉(zhuǎn)換是指串行輸入的數(shù)碼， 經(jīng)轉(zhuǎn)換電路之后變換成并行輸出。 圖 93 是用二片 CC40194（74LS194）四位雙向移位寄存器組成的七位串并行數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換電路。圖 9 3 七位串行并行轉(zhuǎn)換器電路中 S0 端接高電平 1， S1 受 Q7 控制，二片寄存器連接成串行輸入右移工 作模式。 Q7 是轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志。當(dāng) Q71 時，S1 為 0,使之成為 S1S001 的串入右 移工作方式，當(dāng) Q70 時， S11, S1S010 則串行送數(shù)結(jié)束，標(biāo)志著串行輸入的 數(shù)據(jù)已轉(zhuǎn)換成并行輸出了。 '串行并行轉(zhuǎn)換

5、的具體過程如下：轉(zhuǎn)換前， C R端加低電平，使 1、2兩片寄存器的內(nèi)容清 0，此時 S1 S011，精品文檔精品文檔寄存器執(zhí)行并行輸入工作方式。當(dāng)?shù)谝粋€ CP 脈沖到來后，寄存器的輸出狀態(tài) Q0Q7為01111111與, 此同時 S1 S0變?yōu)?01，轉(zhuǎn)換電路變?yōu)閳?zhí)行串入右移工作方 式，串行輸入數(shù)據(jù)由 1片的 SR端加入、隨著 CP脈沖的依次加入， 輸出狀態(tài)的變 化可列成下表 9 3 所示、表 9 3由表 9一3可見，右移操作七次之后， Q7變?yōu)?0，S1 S0又變?yōu)?11。說明串 行輸入結(jié)束。這時，串行輸入的數(shù)碼已經(jīng)轉(zhuǎn)換成了并行輸出了。當(dāng)再來一個 CP 脈沖時，電路又重新執(zhí)行一次并行輸入，為

6、第二組串行數(shù)碼 轉(zhuǎn)換作好了準(zhǔn)備。并行串行轉(zhuǎn)換器 并行串行轉(zhuǎn)換器是指并行輸入的數(shù)碼經(jīng)轉(zhuǎn)換電路之后，換成串行輸出。 圖 94 是用兩片 CC40194（74LS194）組成的七位并行串行轉(zhuǎn)換電路， 它比圖 93多了兩只與非門 G1和 G2，電路工作方式同樣為右移。圖 9 4 七位并行串行轉(zhuǎn)換器寄存器清“ 0”后，加一個轉(zhuǎn)換起動信號（負(fù)脈沖或低電平） 。此時，由于方 式控制 S1 S0 為 11，轉(zhuǎn)換電路執(zhí)行并行輸人操作。當(dāng)?shù)谝粋€CP 脈沖到來后，Q0Q1Q2Q3 Q4Q5Q6Q7的狀態(tài)為 D0D1D2D3 D4D5D6D7，并行輸入數(shù)碼存入寄存器。 從而使得 G1輸出為 1， G2輸出為 0，結(jié)果

7、 S1 S0變?yōu)?01，轉(zhuǎn)換電路隨著 CP脈精品文檔精品文檔沖的加入，開始執(zhí)行右移串行輸出，隨著 CP 脈沖的依次加入，輸出狀態(tài)依次右 移，待右移操作七次后， Q0 Q6 的狀態(tài)都為高電平 1，與非門 G1 輸出為低電平， G2門輸出為高電平， S1 S0又變?yōu)?11,表示并串行轉(zhuǎn)換結(jié)束。且為第二次并行輸 入創(chuàng)造了條件。轉(zhuǎn)換過程如表 104 所示。表 9 4中規(guī)模集成移位寄存器，其位數(shù)往往以 4 位居多，當(dāng)需要的位數(shù)多于 4位時， 可把幾片移位寄存器用級連的方法來擴(kuò)展位數(shù)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器件l、十 5V 直流電源、 2、單次脈沖源3、邏輯電平開關(guān)4、邏輯電平顯示器5、74LS194（ CC4019

8、4 × 2） 74LS00（CC401 l）74LS30（CC4068）四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容l、測試 74LS194（或 CC40194）的邏輯功能按圖 95 接線,C R、S1 、S0、SL、SR、D0、D1、D2、D3 分別接至邏輯開關(guān)的輸出插口。 Q0、Q1、Q2、Q 3 接至 邏輯電平顯示輸入插口。 CP端接單次脈沖源，。按表 95 所規(guī)定的輸入狀態(tài)， 逐項(xiàng)進(jìn)行測試。圖 95 CC40194邏輯功能測試1）清除：令 C R0,其它輸入均為任意態(tài)，這時寄存器輸出 Q0、Q1、Q2、精品文檔精品文檔Q 3 應(yīng)均為 0。清除后，置 C Rl 。（2）送數(shù)：令 C RS1S0l，送入任意 4

9、 位二進(jìn)制數(shù)，如 D0D1D2D3abcd， 加CP脈沖，觀察 CP0、CP由01、CP由 10三種情況下寄存器輸出狀態(tài) 的變化，觀察寄存器輸出狀態(tài)變化是否發(fā)生在 CP 脈沖的上升沿。（3）右移：清零后，令 C Rl ，S10，S0 1，由右移輸入端 SR 進(jìn)入二進(jìn)制 數(shù)碼如 0100，由 CP端連續(xù)加 4 個脈沖，觀察輸出情況，記錄之。（4）左移：先清零或予置，再令 C R l ， S1 1， S0 0，由左移輸入端SL 送入二進(jìn)制數(shù)碼如 1111，連續(xù)加四個脈沖，觀察輸出端情況，記錄之。（5）保持：寄存器予置任意 4 位二進(jìn)制數(shù)碼 abcd，令 C Rl， S1S0 0， 加 CP 脈沖，

10、觀察寄存器輸出狀態(tài)，記錄之。2、環(huán)形計(jì)數(shù)器。自擬實(shí)驗(yàn)線路用并行送數(shù)法予置寄存器為某二進(jìn)制數(shù)碼（如0 100），然后進(jìn)行右移循環(huán)，觀察寄存器輸出端狀態(tài)的變化，記入表 96 中。表 9 5表 9 6精品文檔精品文檔3、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串、并行轉(zhuǎn)換(1)串行輸入、并行輸出按圖 93 接線，進(jìn)行右移串入、并出實(shí)驗(yàn)，串入數(shù)碼自定：改接線路用左 移方式實(shí)現(xiàn)并行輸出。自擬表格，記錄之。(2)并行輸入、串行輸出按圖 94 接線，進(jìn)行右移并入、串出實(shí)驗(yàn)，并入數(shù)碼自定。再改接線路用 左移方式實(shí)現(xiàn)串行輸出。自擬表格，記錄之。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)有關(guān)寄存器及串行、并行轉(zhuǎn)換器有關(guān)內(nèi)容。2、查閱 CC40194、CC4011及 CC4068邏輯線路。熟悉其邏輯功能及引腳 排列。3、對 CC40194 進(jìn)行送數(shù)后，若要使輸出端改成另外的數(shù)碼，是否一定要 使寄存器清零 ?4、使寄存器清零，除采用 C R輸入低電平外，可否采用右移或左移的方法？可否使用并行送數(shù)法？若可行 ,如何進(jìn)何操作？接線應(yīng)如何改接？5 、 若 進(jìn) 行 循 環(huán) 左 移 ， 圖 9 46、畫出時兩片 CC40194 構(gòu)成的七