湖南工大數(shù)電實(shí)驗(yàn)六 移位寄存器及其應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)六移位寄存器及其應(yīng)用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、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。二、 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所示。圖91 CC4

2、0194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；R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。S1、S0和R端的控制作用如表9l。表9l 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)，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

3、 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92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)?100001000011000，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。圖92環(huán)形計(jì)數(shù)器 表92如果將輸出Q0與左移串行輸入端SL相連接，即可實(shí)現(xiàn)左移循環(huán)移位。（2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串、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

4、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93 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)換的具體過程如下： 轉(zhuǎn)換前，R端加低電平，使1、2兩片寄存器的內(nèi)容清0，此時S1 S011，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)?1，轉(zhuǎn)換

5、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93所示、表93由表9一3可見，右移操作七次之后，Q7變?yōu)?，S1 S0又變?yōu)?1。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94 七位并行串行轉(zhuǎn)換器 寄存器清“0”后，加

6、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S1 S0變?yōu)?1，轉(zhuǎn)換電路隨著CP脈沖的加入，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，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，S1 S0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)換過程如表104所示。表94中規(guī)模集成移位寄存器，其位數(shù)

7、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)。三、 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（CC40194 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,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R0,其它

8、輸入均為任意態(tài)，這時寄存器輸出Q0、Q1、Q2、Q 3應(yīng)均為0。清除后，置Rl。 （2）送數(shù)：令RS1S0l，送入任意4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Rl，S10，S01，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Rl， S11， S00，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)

9、碼abcd，令Rl，S1S00，加CP脈沖，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95表96 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？ 5、若進(jìn)行循環(huán)左移，圖94接線應(yīng)如何改接？ 6、畫出時兩片 CC40194構(gòu)成的七