電子線路基礎(chǔ)數(shù)字電路試驗(yàn)6移位寄存器

1、實(shí)驗(yàn)六移位寄存器實(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)用一實(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(gè)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(hào)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：申入用出、申入并出、并入用出、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(hào)為 CC40194或74LS194,兩者功能相同，可互換使用，其邏輯符號(hào)及引腳排列如圖9-1所示。1勺| 15| 141 13|

2、 句目Vdd Qo Q i Qa Qa CP Si SoCC40194(74LS194)表 Sr Dp Di Da 03 Sl V并 1( 2| 3 4| 5| 6| 7| 8|圖9-1 CC40194的邏輯符號(hào)及引腳功能其中D0、D1、D2、D3為并行輸入端；Q。、Q1、Q2、Q3為并行輸出端；SR為 右移用行輸入端，SL為左移用行輸入端；S1、S。為操作模式控制端；Cr為直接 無(wú)條件清零端；CP為時(shí)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 Q。Q3）, 左移（方向由Q3Q0）,保持及清零。S1、S0和Cr端的控制作用如表91。功能輸A愉川CP占s.&St

3、SiD,%Di5d6消除X0XXXXXXXX0000送數(shù)(11XXsbcdabcd右丁tI0IDuXXXXXq* iq左移t110XIXXXXdQ保持r t100XXXXXX0：就Q保楮tXXXXXXXX%q;Q；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；用 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)，或把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 為申行數(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)的用、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用行輸入端，就可以進(jìn)行循環(huán)移位，如圖 9 -2所示，把輸出端Q3和右移用行輸入端Sr相連接，設(shè)初始狀態(tài)Q0QiQ2Q3=1000,

4、 則在時(shí)鐘脈沖作用下 Q0Q1Q2Q3將依次變?yōu)?100001g0001- 100g,如 表9-2所示，可見它是一個(gè)具有四個(gè)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9-2電路可以由各個(gè)輸出端輸出在時(shí)間上有先后順序的 脈沖。因此也可作為順序脈沖發(fā)生器。CPCPQ.QiQ,0I 100010I1 00200103000圖92環(huán)形計(jì)數(shù)器表9 2如果將輸出作與左移串行輸入臨，相連接，即可達(dá)左移循環(huán)移位(2)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)用、并行轉(zhuǎn)換串行/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

5、中/并行數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換電路。并行輸出中行輸入一 do * d 1 dogCC4O194(I)f；CPCftX pg pi 5 DjXU轉(zhuǎn)推結(jié)況標(biāo)志 Qs QbCC40194(H) SrST Dn Dl D?圖9-3七位串行/并行轉(zhuǎn)換器電路中So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)Q7=1時(shí)，S1為0,使之成為S1S0 = 01的用入右 移工作方式，當(dāng)Q7=0時(shí)，S1=1, SiSo=10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)換的具體過(guò)程如下：轉(zhuǎn)換前，CR端加低電平，使1、2兩片寄存器的內(nèi)容清0,此時(shí)S1 9=

6、11,寄存器執(zhí)行并行輸入工作方式。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)CP脈沖到來(lái)后，寄存器的輸出狀態(tài)Q。Q7為01111111與此同時(shí)S1 S。變?yōu)?1,轉(zhuǎn)換電路變?yōu)閳?zhí)行用入右移工作方 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所小、cpo 1 2 3 41 1 1 1 o dl- 1 lllodd,d,l ILOd.dLdzTsl lodnd.din5d1l od.&d.T5T5出1 do力d.d.&d.tLn明零數(shù)說(shuō)清送右移操作七次表9 3由表9 一 3可見，右移操作七次之后，Q7變?yōu)?, Si S0又變?yōu)?1。說(shuō)明申 行輸入結(jié)束。這時(shí)，串行輸入的數(shù)碼已經(jīng)轉(zhuǎn)換成了并

7、行輸出了。當(dāng)再來(lái)一個(gè)CP脈沖時(shí)，電路又重新執(zhí)行一次并行輸入，為第二組申行數(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9 3多了兩只與非門G1和G2,電路工作方式同樣為右移。鰭束標(biāo)志申行輸出CC40194(D)RT D，D，D6 由-LT并行輸入.轉(zhuǎn)換起動(dòng)信號(hào)CC4O194(I Sq央 Do 口 i E2 Dq_ ? I TtCP圖9-4七位并行/串行轉(zhuǎn)換器寄存器清“0”后，加一個(gè)轉(zhuǎn)換起動(dòng)信號(hào)(負(fù)脈沖或低電平)。此時(shí)，由于方 式控制S1 So為11,轉(zhuǎn)換

8、電路執(zhí)行并行輸人操作。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)CP脈沖到來(lái)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S1 S2變?yōu)?1,轉(zhuǎn)換電路隨著CP脈沖的加入，開始執(zhí)行右移用行輸出，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，Q0Q6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，Si S2又變?yōu)?1,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(guò)程如表104所示。CFQu Q| QrQtQddQ；串行輸出00000000010134必DiEh屆Dr210DIU.

9、55X口；310D1DjaD.aDt.FX41110QD*D16Oh法511110D,Dza.DiD,IL 461I1I10D.dIXD,% U7111I1I0口4D3D1 4d81i1I1110D|立D* D,5D劇Dt90DiE必a6aDr表94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(shí), 可把幾片移位寄存器用級(jí)連的方法來(lái)擴(kuò)展位數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器件I、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、CC40194 X2 (74LS194) CC401 I (74LS00) CC4068 74LS30四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容I、測(cè)試CC40194 (或74L

10、S194)的邏輯功能按圖95接線,Cr、S1、S。、Sl、Sr、D。、D1、D2、D3分別接至邏輯開關(guān)的輸出插口。Q。、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9-5所規(guī)定的輸入狀態(tài)， 逐項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試。接單次除陣勰111 1O 9 授理輸電舉+5V顯示插口tACC40 1Cr Sr Dei Di Da Sl Vb“安斤可可可立圖9 5 CC40194邏輯功能測(cè)試(1)清除：令Cr= 0,其它輸入均為任意態(tài)，這時(shí)寄存器輸出 Q0、Q1、Q2、Q 3應(yīng)均為00消除后，置Cr = 1。(2)送數(shù)：令Cr=Si = S0 = 1,送入任意4位二進(jìn)制數(shù)，如DoDiD2D3=

11、 abcd, 加CP脈沖，觀察CP= 0、CP由0一 1、CP由1 一0三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Cr = 1, Si=1, S0=0,由右移輸入端Sl進(jìn)入二進(jìn)制 數(shù)碼如0100,由CP端連續(xù)加4個(gè)脈沖，觀察輸出情況，記錄之。(4)左移：先清零或予置，再令 CR=l, S1 = 0, S0= 1,由左移輸入端 Sl送入二進(jìn)制數(shù)碼如1111,連續(xù)加四個(gè)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Cr=1, S = S0=0, 加CP脈沖，觀察寄存器輸出狀態(tài)，記錄之。2、環(huán)形計(jì)

12、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。清除模式更”串行輸入輸電功能總結(jié)G一&一工CP工工口 Di DiQp Qi Qx Q*0XXXXXX X X X11XXa b c d101tX0XX XX ,01X1 1X X XX011XX X X X10I1 tX1 0XX XX1i0t1X1 X X X X110t1XX X X X10t1XX X X X10口1XX X X X101 0口三XXX X X表951CPQiQjQ,00100i234表963、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的用、并行轉(zhuǎn)換(1)串行輸入、并行輸出按圖93接線，進(jìn)行右移用入、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、用行輸出按圖94接線，進(jìn)行右移并入、用出實(shí)驗(yàn)，并入數(shù)碼自定。再改接線路用 左移方式實(shí)現(xiàn)用行輸出。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3、Xt 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Cr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？