移位寄存器计数器设计
移位寄存器实验报告
移位寄存器实验报告移位寄存器和计数器的设计实验室：实验台号：日期：专业班级：姓名：学号：一、实验目的1. 了解二进制加法计数器的工作过程。
2. 掌握任意进制计数器的设计方法。
二、实验内容（一）用D触发器设计左移移位寄存器（二）利用74LS161和74LS00设计实现任意进制的计数器设计要求：以实验台号的个位数作为所设计的任意进制计数器（0、1、2任选）。
三、实验原理图1.由4个D触发器改成的4位异步二进制加法计数器（输入二进制：11110000）2.测试74LS161的功能3.熟悉用74LS161设计十进制计数器的方法。
①利用置位端实现十进制计数器。
②利用复位端实现十进制计数器。
四、实验结果及数据处理1.左移寄存器实验数据记录表要求：输入二进制：111100002.画出你所设计的任意进制计数器的线路图（计数器从零开始计数），并简述设计思路。
8进制利用复位法实现8进制计数器，8=1000B，将A端同与非门相连，当A端=1时，使复位端获得信号，复位，从而实现8进制。
五、思考题1. 74LS161是同步还是异步，加法还是减法计数器?答：在上图电路中74LS161是异步加法计数器。
2. 设计十进制计数器时将如何去掉后6个计数状态的?答：通过置位端实现时，将Q0、Q3 接到与非门上，输出连接到置位控制端。
当Q3=1，Q2=0，Q1=0，Q0=1，即十进制为9时，与非门输入端Q0、Q3同时为高电平，位控制端为低电位，等到下一个CP上升沿到来时，完成置数，全部置为0。
3. 谈谈电子实验的心得体会，希望同学们提出宝贵意见。
答：通过这学期的电子实验，我对电子电路有了更加深入地了解。
初步了解了触发器、寄存器、计数器等电子元件的使用。
将理论与实践相结合，更加深入的了解了电子技术，学到了很多，对这学期的电子实验十分满意。
用移位寄存器LS芯片实现扭环形计数器
实 验 原 理
2）扭环型计数器 将图2所示环形计数器稍加改动：将Q3反相得Q3 ，再送至 DSR，就构成了4位扭环形计数器。
实 验 原 理
3)双向移位寄存器设计 工作原理：
当X=1时，M1=0，M0=1， 执行右移功能；
n=3，其模值M=2×3=6；
当X=1时，M1=1，M0=0， 执行左移功能。
1.总结实现任意进制计数器的构成方法
2.总结移位寄存器的逻辑功能表 3. 叙述双向移位寄存器原理
4.根据测试数据，得出结论。完成思考题。
六、注意事项
注意一定要先查导线，再开始接线。 注意通常电源均按+5V和地接入，每个芯片都需接 入一对电源，为防止遗漏，可把它定为接线的第一 步。注意电源不要接反，否则会烧坏芯片。 不可在接通电源的情况下插入或拔出芯片。 移位寄存器74LS194的清除端（ CR ）除了清零时将 其置 0外，其它工作状态均应置为“l”。 环形计数器在工作之前，应先置入一个初始状态， 即被循环的四位二进制数。
n=3，其模值M=2×3-1=5。
n ：代表环内包围的输出端的个数； 如果是通过二输入与非门取反馈作移入数据，则为奇数模， M=2n-1 如果是通过非门取反馈作移入数据，则为偶数模，M=2n。
步骤:
1、双向移位寄存器74LS194逻辑功能测试。 清除：先将端接+5V，检查Q端输出情况，再将端接0电平，所有Q端输 出应为0，清零后再将端接+5V。 并行输入：S1S0置入11，D端置入一组代码（如1011），给 CP 端送单次脉冲，观察 Q端的状态。此时若将DSL或DSR置入1或0， Q端的状态是否改变？ 右移：令S1S0=01，CP＝1HZ，再令DSL=0，观察Q端的变化，待 4个LED全灭以后（此时输入的串行码是什么？），再令DSR＝l， 观察此时Q端LED点亮的次序。当 4个LED都点亮时，输入的串 行码又如何？若要串行输入代码1010（或其它非全0、非全1 码），在DSR端置入一位数码（低位先送），给 CP端送单次脉 冲，经过4个脉冲之后立即将S0置成0以使寄存器工作于保存状 态。 左移：令S1S0＝10，CP＝1HZ，代码1010由DSL端置入，其它步 骤与右移相同。 保持：在完成左移并工作于保持状态后，再给CP端送 4个单次 脉冲，观察输出端有何变化。
基于次态卡诺图的移位寄存器型计数器的自启动设计
文献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ８９ ９ （ ０ １ ０ — １ — ５ １ ０ — ４ ７ ２ １ ） ４４ ９０
中图 分 类 号 ： ３ ． ＴＰ ３ ２ １
Ｔ ＮＧ Ｘ ａ ｇ （ ｐ ｒ ｎ ｆ Ｐ ｙ ｉｓ Ｂ ｈ ｉ ｉ ｅｓ ｙ， ｉｚ ｏ ２ ０ ０ Ｌ ａ ｎｎ ｏ ｉｃ ， ｈ ｎ ） Ｅ ｉｎ Ｄｅ ａ ｔ ｔ ｈ ｓ ， ｏ ａ ｖ ｒｉ Ｊ ｎ ｈ ｕ １ １ ０ ， ｉ ｏ ｉｇＰｒ ｖｎ ｅ Ｃ ｉ ａ ｍｅ ｏ ｃ Ｕｎ ｔ
基 于次态 卡诺 图的移 位寄存 器 型计数 器 的 自启 动设 计
腾 香
（ 海大学 物理 系 ， 宁 锦州 １１０） 渤 辽 ２０ ０
摘
要 ： 析 了移 位 寄存 器 型 计数 器 工 作 时 的 状 态 转 换 过 程 ， 出 了移 位 寄 存 器 型 计 数 器 的 设 计 可在 保 持 右 移 移 分 提
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第 ３ 第 ４期 ８卷 ２１ ０ １年 ７月
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系， 而设 计 电路 时需 求解 触 发 器 的 激 励 函数 ． 文 本
０ 引 言
移位 寄存 器 型计数 器 是一 种存 在大 量冗余 无 效
时序逻辑电路的设计与实现
时序逻辑电路的设计与实现时序逻辑电路是数字电路中的一种重要类型，它可以根据输入信号的变化和先后顺序，产生相应的输出信号。
本文将介绍时序逻辑电路的设计与实现，并探讨其中的关键步骤和技术。
一、概述时序逻辑电路是根据时钟信号的变化产生输出信号的电路，它可以存储信息并根据特定的时序条件进行信号转换。
常见的时序逻辑电路包括触发器、计数器、移位寄存器等。
二、时序逻辑电路的设计步骤1. 确定需求：首先需要明确所要设计的时序逻辑电路的功能和性能需求，例如输入信号的种类和范围、输出信号的逻辑关系等。
2. 逻辑设计：根据需求，进行逻辑设计，确定逻辑门电路的组合方式、逻辑关系等。
可以使用真值表、状态转换图、状态表等方法进行设计。
3. 时序设计：根据逻辑设计的结果，设计时序电路，确定触发器的类型和触发方式，确定时钟信号的频率和相位，以及信号的启动和停止条件等。
4. 电路设计：将逻辑电路和时序电路整合，并进行布线设计。
通过选择合适的器件和元器件，设计稳定可靠的电路。
5. 功能验证：对设计的时序逻辑电路进行仿真验证，确保电路的功能和性能符合设计要求。
三、时序逻辑电路的实现技术1. 触发器：触发器是时序逻辑电路的基本组成部分，常见的触发器有RS触发器、D触发器、T触发器等。
通过组合和串联不同类型的触发器，可以实现不同的功能。
2. 计数器：计数器是一种特殊的时序逻辑电路，用于计数和记录输入脉冲信号的次数。
常见的计数器有二进制计数器、十进制计数器等。
3. 移位寄存器：移位寄存器是一种能够将数据向左或向右移位的时序逻辑电路。
它可以在输入端输入一个位串，随着时钟信号的变化，将位串逐位地向左或向右移位，并将移出的位存储起来。
四、时序逻辑电路的应用领域时序逻辑电路广泛应用于数字系统中，例如计算机中的控制单元、存储器等。
它们在数据处理、信息传输、控制信号处理等方面发挥着重要作用。
总结：时序逻辑电路的设计与实现是一项复杂而重要的任务。
在设计过程中，需明确需求、进行逻辑设计和时序设计，并通过合适的触发器、计数器和移位寄存器等元件来实现功能。
寄存器实验实验报告
寄存器实验实验报告一. 引言寄存器是计算机中重要的数据存储器件之一，用于存储和传输数据。
通过对寄存器进行实验，我们可以更好地理解寄存器的工作原理和应用。
本实验旨在通过设计和测试不同类型的寄存器，深入掌握寄存器的各种功能和操作。
二. 实验设计本实验设计了两个寄存器的实验，分别为移位寄存器和计数器寄存器。
1. 移位寄存器实验移位寄存器是一种特殊的串行寄存器，它能够实现对数据位的移位操作。
本实验设计了一个4位的移位寄存器，分别使用D触发器和JK触发器实现。
实验步骤如下：1) 首先，根据设计要求将4个D或JK触发器连接成移位寄存器电路。
2) 确定输入和输出端口，将输入数据连接到移位寄存器的输入端口。
3) 设计测试用例，输入测试数据并观察输出结果。
4) 分析实验结果，比较不同触发器类型的移位寄存器的性能差异。
2. 计数器寄存器实验计数器寄存器是一种能够实现计数功能的寄存器。
本实验设计了一个二进制计数器，使用T触发器实现。
实验步骤如下：1) 根据设计要求将多个T触发器连接成二进制计数器电路。
2) 设计测试用例，输入计数开始值，并观察输出结果。
3) 测试计数的溢出和循环功能，观察计数器的行为。
4) 分析实验结果，比较不同计数器位数的性能差异。
三. 实验结果与分析在实验过程中，我们完成了移位寄存器和计数器寄存器的设计和测试。
通过观察实验结果，可以得出以下结论：1. 移位寄存器实验中，无论是使用D触发器还是JK触发器，移位寄存器都能够正确地实现数据位的移位操作。
而使用JK触发器的移位寄存器在性能上更加优越，能够实现更复杂的数据操作。
2. 计数器寄存器实验中，二进制计数器能够准确地实现计数功能。
通过设计不同位数的计数器，我们发现位数越多，计数范围越大。
综上所述，寄存器是计算机中重要的存储器件，通过实验我们深入了解了寄存器的工作原理和应用。
移位寄存器和计数器寄存器都具有广泛的应用领域，在数字电路设计和计算机系统中起到了重要作用。
电路中的移位寄存器与计数器的原理与应用
电路中的移位寄存器与计数器的原理与应用在现代科技中，电路是一个不可或缺的组成部分。
电路可以用于各种领域，其中移位寄存器和计数器是最为常见且重要的电路之一。
本文将深入探讨这两种电路的原理与应用。
一、移位寄存器的原理与应用移位寄存器是一种能够将输入数据连续地移位、保留并输出的电路。
其原理主要基于逻辑门电路的组合与连接。
1. 原理移位寄存器通常由多个触发器构成，触发器是一种能够存储一个二进制位的设备。
当输入数据进入移位寄存器时，触发器会按照一定的时序规律将数据进行移位，并输出。
移位寄存器可以实现向左（左移）或向右（右移）移动数据的功能。
2. 应用移位寄存器在数字系统中有广泛的应用。
例如，在串行通信中，移位寄存器可以将并行数据转化为串行数据进行传输；在移位加法器中，移位寄存器可以实现两个二进制数的相加；在移位寄存器阵列中，移位寄存器可以用于存储、处理和传输图像等。
二、计数器的原理与应用计数器是一种能够将输入的时钟信号进行计数并输出的电路。
计数器能够记录输入信号的数量，并根据设定的计数规则输出对应的结果。
1. 原理计数器通常由触发器和逻辑门电路构成。
当计数器接收到时钟信号时，触发器会根据时钟信号的上升沿或下降沿进行状态变换，从而实现计数功能。
计数器可以分为二进制计数器、十进制计数器等，根据不同的计数规则可以实现不同的计数功能。
2. 应用计数器在数字电路中有广泛的应用。
例如，在计算机中，计数器可以用于指示程序执行的步骤；在测量仪器中，计数器可以用于计算输入信号的频率或脉冲个数；在定时器中，计数器可以实现定时功能等。
综上所述，移位寄存器和计数器都是数字电路中重要的组成部分。
移位寄存器可以将输入数据按照一定的规律移位输出，广泛应用于数字系统中；计数器则可以根据输入的时钟信号进行计数输出，实现不同的计数功能。
这两种电路的原理与应用相互关联且互相补充，为数字电路的设计与实现提供了强大的工具与方法。
总之，了解移位寄存器和计数器的原理与应用对于理解和应用数字电路至关重要。
环形计数器
环形计数器是由移位寄存器加上一定的反馈电路构成的，用移位寄存器构成环形计数器的一般框图见图23-5-1，它是由一个移位寄存器和一个组合反馈逻辑电路闭环构成，反馈电路的输出接向移位寄存器的串行输入端，反馈电路的输入端根据移位寄存器计数器类型的不同，可接向移位寄存器的串行输出端或某些触发器的输出端。
图23-5-1 移位寄存器型计数器方框图23.5.1 环形计数器23.5.1.1 电路工作原理图23-5-2为一个四位环形计数器，它是把移位寄存器最低一位的串行输出端Q1反馈到最高位的串行输入端（即D触发器的数据端）而构成的，环形计数器常用来实现脉冲顺序分配的功能（分配器）。
假设寄存器初始状态为[Q4Q3Q2Q1]＝1000，那么在移位脉冲的作用下，其状态将按表23-11中的顺序转换。
当第三个移位脉冲到来后，Q1=1，它反馈到D4输入端，在第四个移位脉冲作用下Q4=1，回复到初始状态。
表23-11中的各状态将在移位脉冲作用下，反复在四位移位寄存器中不断循环。
由上述讲讨论可知，该环形计数的计数长度为N=n。
和二进制计数器相比，它有2n-n个状态没有利用，它利用的有效状态是少的。
23.5.1.2 状态转换图和工作时序表23-11中是以1000为初始状态的，它所对应的状态转换图见图23-5-3。
如果移位寄存器中的初始状态不同，就会有不同的状态转换图。
图23-5-4给出了四位环形计数器可能有的其它几种状态转换图。
图23-5-3 状态转换图(a) (b) (c) (d)图23-5-4 四位环行计数器其它的状态转换图图23-5-4(a)、(b)、(c)三个状态转换图中各状态是闭合的，相应的时序为循环时序。
当计数器处于图23-5-4(d)所示的状态0000或1111时，计数器的状态将不发生变化。
这两个状态称为悬态或死态。
四位环形计数器可能有这么多不同的循环时序，是我们不希望的，只能从这些循环时序中选出一个来工作，这就是工作时序，或称为正常时序，或有效时序。
用移位寄存器74LS194实现7位串行左移并行转换电路、四位环形计数器
数字电子技术基础实验实验项目：移位寄存器班级：电气1804姓名：学号：0121811350304上课时间：2020年6月13日一、本项目的实验目的：1.掌握4位双向移位寄存器的逻辑功能和使用方法；2.熟悉用移位寄存器和计数器的应用.二、实验内容及步骤：1.7位串行/左移并行转换电路图：用2个移位寄存器（74LS194）和门电路（不限制）实现出7位串行/左移转换电路，其中用连续脉冲触发，选用合适的频率。
1）设计电路图：2）分析电路的工作原理：如图，设从左到右74LS194的输入端分别为D0-D7，对应输出端为Q0-Q7，D0-D6接“1”，D7接“0”，对应为11111110。
两S1接“1”，Q0和Q1相与再非运算，接入两S0。
左边SL接Q4，将两个74LS194级联起来，右边SL接输入，即串行输入。
开始时，由于Q0和Q1为“0”，经过变换向两S0输入“1”，又S1为“1”，Q0-Q7被置数为11111110，其中Q0和Q1相与后作为一个信号输出，即并行输出实际为1111110，7个信号。
下一个上升沿到来时，已有Q0和Q1的输出经运算向两S0输入“0”，即S1=1，S0=0，输出开始左移，设右边的输入一直是SL=1,那么输出变成1111101。
接下来一直左移，直到第一个“0”信号移到Q1，这时，输出是0111111，Q0=1，Q1=0,向两S0输入1，又S1=1，电路重新置数为1111110。
以上为一个循环，一个循环经过7个时钟脉冲，有7个输出状态，并且输出信号左移，也实现了串行输入，并行输出，所以该电路是7位串行/左移并行转换电路。
3）清零后观察输出状态，记录输出结果填入表中。
CP Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7功能000000000清零111111110置数211111101送数311111011411110111511101111611011111710111111801111111911111110置数2.四位环形计数器：用一片移位寄存器（74LS194）及门电路（不限制）设计具有自启动功能的、有效状态分别为1000，0100，0010，0001（Q0Q1Q2Q3）的四位右移环形计数器，其中用连续脉冲触发，选用合适的频率。
设计8位双向移位寄存器电路
设计8位双向移位寄存器电路双向移位寄存器是一种能够在输入数据上进行向左或向右移位的电路。
它能够在输入端接收一串数据，并将这些数据连续地向左或向右移位，同时将当前移位的结果输出。
我们可以设计一个8位双向移位寄存器电路，以满足这个需求。
下面是如何设计这个电路的详细步骤：1.确定电路的基本结构：首先，我们需要确定电路的基本功能模块，包括输入输出模块、移位控制模块和移位寄存器模块。
2.输入输出模块：该模块用于接收输入数据并驱动输出数据。
我们需要提供一个8位输入端和一个8位输出端。
输入端可以是一个按钮或开关，用于输入要移位的数据。
输出端可以是一组LED灯，用于显示当前移位的结果。
3.移位控制模块：该模块用于控制移位方向和移位次数。
我们可以使用一个开关来选择移位方向（向左或向右）。
此外，我们需要一个计数器来控制移位次数。
当计数器达到8时，移位操作完成，将重新开始。
4.移位寄存器模块：该模块用于存储输入数据并进行移位操作。
我们可以使用8个D触发器来实现移位寄存器，其中每个D触发器都能够存储一个位的数据。
我们需要将每个D触发器的输出与其相邻的D触发器的输入连接起来，以实现数据的移位。
5.连接各个模块：将输入输出模块、移位控制模块和移位寄存器模块连接在一起，形成一个完整的电路。
确保每个模块的输入输出正确连接，并且信号能够正确传递。
6.进行测试：使用合适的输入数据测试电路。
先选择移位方向，然后输入要移位的数据，观察输出结果是否符合预期。
7.优化电路：根据测试结果来优化电路的性能和稳定性。
可能需要对电路布局进行调整，优化时序逻辑，以确保电路能够在正确的时钟频率下正常工作。
双向移位寄存器电路的设计过程需要考虑许多细节，包括输入输出接口的选择、移位控制逻辑的实现、移位寄存器的构建以及电路的布局和时序。
尽管这里只提供了一个简要的设计步骤，但是通过深入研究每个步骤，我们可以开始设计和实现一个功能完善且可靠的8位双向移位寄存器电路。
四位移位寄存器的设计和仿真
四位移位寄存器的设计和仿真首先，我们来了解一下四位移位寄存器的基本原理。
四位移位寄存器由四个D触发器组成，每个触发器都可以存储一个二进制位。
它通过时钟信号来控制数据的传输和存储，通过输入和输出端口与其他电路连接，实现数据的传输和操作。
下面是四位移位寄存器的设计步骤：1.确定寄存器的输入和输出端口。
2.设计时钟信号。
时钟信号是控制数据传输和存储的关键信号。
可以使用时钟发生器或计数器来生成时钟信号。
3.连接四个D触发器。
将四个D触发器按照级联的方式连接起来。
每个D触发器的时钟端接收时钟信号，输入端接收输入数据，输出端输出存储的数据。
4.在适当的时钟信号下测试设计。
设计完成后，可以使用仿真工具进行测试。
通过输入不同的数据，观察输出是否符合期望结果。
下面是四位移位寄存器的仿真过程：1.选择合适的仿真工具。
常用的数字电路仿真工具有ModelSim、Xilinx ISE等。
选择一个熟悉并适合自己的仿真工具。
2.编写并加载仿真程序。
使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写四位移位寄存器的仿真程序。
将程序加载到仿真工具中。
3.定义仿真测试的输入和时钟信号。
为了测试四位移位寄存器的功能，在仿真程序中定义输入数据、时钟信号和期望输出结果。
4.运行仿真。
运行仿真程序，观察仿真结果是否符合期望。
如果结果不正确，可以检查设计和仿真程序，找出问题所在。
5.优化设计并重新仿真。
根据仿真结果，可以对设计进行优化。
根据需要，可以进行逻辑优化、时序优化等。
然后重新加载优化后的设计，并重新进行仿真。
总结：四位移位寄存器的设计和仿真是数字电路设计中的重要内容。
通过了解其基本原理，我们可以按照设计步骤来设计和仿真。
在仿真过程中，需要注意选择合适的仿真工具，并仔细编写和加载仿真程序。
通过不断优化设计和重新仿真，最终可以得到符合要求的四位移位寄存器。
实验三 D 触发器、移位寄存器、二进制计数器的 Verilog实现
实验三D触发器、移位寄存器、二进制计数器的Verilog实现及仿真器的使用一、实验目的：本次实验利用Verilog语言输入方式、定义引脚（两种方法）、；掌握任意进制计数器的设计方法，进一步掌握时钟的具体使用方法，进而掌握仿真器的使用方法。
二、实验要求：1、利用Verilog硬件描述语言，参考提供源程序，设计带进位的4位二进制计数器；2、利用Verilog硬件描述语言，自行设计七段码译码器；3、在原理图中调用计数器模块和译码器模块构成一个可以直接驱动数码管的单元模块。
带有清零端的D触发器源程序moduleR_SY_D_FF ( RB, D, CLK, Q, QB );input RB, D, CLK;output Q, QB ;reg Q;assign QB = ~Q;always @( posedge CLK or negedge RB )Q <= ( !RB )? 0: D;endmodule串行输入并行输出移位寄存器源程序module SIN_POUT_SHIFT ( RSTB, IN, CLK, Q );input RSTB, CLK, IN;output [3:0] Q;reg [3:0] Q;always @( posedge CLK or negedge RSTB )Q <= ( !RSTB )? 0: {Q,IN};endmodule并入串出移位寄存器module PIN_SOUT_SHIFT ( LOAD, IN, CLK, Q );input LOAD, CLK;input [3:0] IN;output [3:0] Q;Q;reg [3:0]always @( posedge CLK or posedge LOAD )if ( LOAD )Q <= IN;elseQ <= Q << 1;endmodule带进位二进制计数器源程序：module cnt4e(clk,clr,ena,cout,q); input clk,clr,ena;output [3:0] q;output cout;reg [3:0]q;always @(posedge clr or posedge clk) beginif(clr) q='b0000;else if (ena) q=q+1;endassign cout=&q;endmodule。
数字电路与逻辑设计2寄存器移位寄存器
并行读出脉冲必须在经过5个移存脉冲后出 现，而且和移存脉冲出现旳时间错开。
D5
D4
D3
D2
D1
＆
＆
＆
＆
＆
并行读出指令
串行输 入 1D
11001
CI
1D Q1
CI
1D Q2
CI
1D Q3
CI
1D
Q4
Q5
CI
移存脉冲CP
分析：假设串行输入旳数码为10011（左边先入）
串—并行转换状态表
序号 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
工作过程： ①在开启脉冲和时钟ＣＰ作用下，执行并
行置入功能。片ⅡＱ３＝ＤＩ６。 ②开启脉冲消失，在ＣＰ作用下，因为标志位０
旳存在，使门Ｇ１输出为１，使得ＳＨ／ＬＤ ＝１，执行右移移位寄存功能。 ③后来在移存脉冲作用，并行输入数据由片Ⅱ旳 Ｑ３逐位串行输出，同步又不断地将片Ⅰ旳串 行输入端Ｊ，Ｋ＝１旳数据移位寄存到寄存器。
末级输出反相后，接到串行输入端。
Q3Q2Q1Q0
1
0000
0001
0011
0111
∧
Q0Q 1Q2Q 3
CP D SR
74194
S0
1
S1
0
RD D 0 D 1 D2 D 3 D SL
1000
1100
1110
1111
0010
0101
1011
0110
清零
1001 0100
1010
1101
移位寄存器构成旳移位计数器
异步清零 同步置数
高位向低位移动(左移) 低位向高位移动(右移)
保持
3 、用集成移位寄存器实现任意模值 旳计数分频
数字电路中的计数器和移位器
数字电路中的计数器和移位器在数字电路的设计中，计数器和移位器被广泛应用。
计数器通常用于计算器中，而移位器常用于串行通信和数字信号处理中。
此篇文章将介绍它们的工作原理及示例。
计数器计数器通常包含一个时钟输入，一个或多个输出和一个异步或同步复位输入。
当复位输入为高电平时，计数器的输出将归零。
计数器可以是“递增”或“递减”的，递增计数器会在每个时钟周期中将输出加一，而递减计数器则会将输出减一。
递增计数器通常用于计数操作，而递减计数器通常用于周期性任务。
计数器有许多种类型，包括二进制计数器、十进制计数器和分频器。
二进制计数器是最常见的类型之一，它通常包含一个二进制值，可以从 0 (0000) 到 1111 等值。
十进制计数器通常用于显示器，每个输出代表一个十进制位。
分频器是一种自动减频器，可以将时钟频率分频为较低的频率，以便设计更简单的电路。
以下是一个四位二进制计数器的示例，它显示了最常见的计数器电路图：移位器移位器是一种数字电路，可以将输入的比特串移位一定数量的位置，通常用于数据序列的处理。
移位器可以是“移位寄存器”或“移位暂存器”，具体取决于是否有一个存储器元件来存储输入序列。
在移位寄存器中，每个比特在存储器元件中都会存储一段时间，而在移位暂存器中则不会。
移位器通常包含一个串行输入、一个串行输出和一个移位控制输入。
移位控制输入通常是一个双稳态触发器，它与时钟信号相结合，控制序列的移位方向和距离。
在递进移位中，位在左侧的比特会被移到右侧，而在回退移位中，位在右侧的比特会被移到左侧。
以下是一个移位器的电路图示例，它能够将输入序列每次移位一个比特，以实现数据传输：结论计数器和移位器都在数字电路中发挥着重要的作用。
计数器可以用于许多计数操作，如分频器，而移位器则经常用于数据序列的处理。
此篇文章简要介绍了它们的工作原理及示例。
虽然它们可能在数字电路的应用中是用于特定任务，但它们具有广泛的实际应用，如电子学、通信和计算机科学。
数字电路中的计数器和移位寄存器
数字电路中的计数器和移位寄存器在数字电路中，计数器和移位寄存器是两个常用的元件，用于实现不同的功能。
计数器可以用于计算输入信号的频率、计数场合和控制电路等。
移位寄存器则用于数据的移位和存储。
本文将详细介绍计数器和移位寄存器的原理、应用以及设计注意事项。
一、计数器计数器是一种重要的数字电路元件，广泛应用于各种电子设备中。
计数器按照工作原理的不同，可以分为同步计数器和异步计数器。
1. 同步计数器同步计数器是一种在时钟信号的控制下进行计数的计数器。
它使用时钟信号来同步所有的触发器，保证在时钟边沿进行计数操作。
同步计数器的输入信号可以是来自外部的信号，也可以是内部产生的。
同步计数器通常由触发器级联构成，每一个触发器代表计数器中的一个位。
当所有的触发器都到达最大计数值时，计数器就会归零重新开始计数。
2. 异步计数器异步计数器是一种不需要时钟信号进行计数的计数器。
它的计数操作是以输入信号的变化边沿触发的。
异步计数器通常由触发器和门电路组成，输入信号的变化会通过门电路产生控制信号，触发器根据控制信号进行计数操作。
异步计数器在工作时需要特别注意输入信号的稳定性和时序关系，以确保计数的准确性。
二、移位寄存器移位寄存器是一种可以实现数据的移位和存储的元件。
移位寄存器可以分为串行移位寄存器和并行移位寄存器两种。
1. 串行移位寄存器串行移位寄存器是一种将数据逐位进行移位操作的寄存器。
它可以将输入数据从一个端口输入，并从另一个端口输出。
串行移位寄存器通常由触发器和移位电路组成，触发器用于存储数据，移位电路用于实现数据的移位操作。
串行移位寄存器的移位操作可以是向左移位或向右移位。
2. 并行移位寄存器并行移位寄存器是一种同时对多个数据位进行移位操作的寄存器。
它可以将输入数据从一个端口输入，并从另一个端口输出。
并行移位寄存器通常由多个触发器构成，每个触发器用于存储一个数据位。
通过控制信号，可以将输入数据同时存储到各个触发器中，并且可以同时从各个触发器中读取数据。
物理学实验报告——移位寄存器及其应用
实验六项目名称：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、并行转换和构成环形计数器。
二、实验设备1、数字电子技术实验箱2、CC40194×2（74LS194）三、实验内容及步骤1 、测试CC40194（或74LS194）的逻辑功能按图6－5接线，R C、S1、S0、S L、S R、D0、D1、D2、D3分别接至逻辑开关的输出插口；Q0、Q1、Q2、Q3接至逻辑电平显示输入插口。
CP端接单次脉冲源。
按图6－5 CC40194逻辑功能测试(1)清除：令R C＝0，其它输入均为任意态，这时寄存器输出Q0、Q1、Q2、Q3应均为0。
清除后，置R C＝1 。
(2)送数：令R C＝S1＝S0＝1 ，送入4位二进制数，如令：D0D1D2D3＝1001，加CP脉冲，此时Q0、Q1、Q2、Q3输出状态为：1001 。
(3)右移：令R C＝1，S1＝0，S0＝1，然后右移输入端S R送入二进制数码如0，加CP脉冲,此时Q0、Q1、Q2、Q3显示为：0100 ；紧接着，右移输入端S R送入二进制数码如1，加CP脉冲,此时Q0、Q1、Q2、Q3显示为：1010 ；紧接着，右移输入端S R送入二进制数码如0，加CP脉冲,此时Q0、Q1、Q2、Q3显示为：0101 ；紧接着，右移输入端S R送入二进制数码如0，加CP脉冲,此时Q0、Q1、Q2、Q3显示为：0010 。
(4) 左移：先令R C＝0进行清零，再令R C＝1，S1＝1，S0＝0，然后左移输入端S L送入二进制数码如1，加CP脉冲,此时Q0、Q1、Q2、Q3显示为：0001 ；紧接着，左移输入端S L送入二进制数码如1，加CP脉冲,此时Q0、Q1、Q2、Q3显示为：0011 ；紧接着，左移输入端S L送入二进制数码如1，加CP脉冲,此时Q0、Q1、Q2、Q3显示为：0111 ；紧接着，左移输入端S L送入二进制数码如1，加CP脉冲,此时Q0、Q1、Q2、Q3显示为：1111 。
计数器与移位寄存器
计数器与移位寄存器计数器和移位寄存器是数字电路中常用的两种重要组件。
它们在现代电子设备中起到了至关重要的作用。
本文将分别介绍计数器和移位寄存器的基本概念、工作原理及应用。
一、计数器计数器是一种能够记录和累加输入脉冲信号的电子器件。
它通常可以按照规定的时钟信号进行递增或递减操作，并能够实现各种计数模式。
1.1 基本概念计数器由若干个触发器和逻辑门构成。
触发器用于存储并传递数据，逻辑门用于产生控制信号。
计数器的位数决定了能够表示的计数范围，常见的位数有4位、8位、16位等。
1.2 工作原理计数器的工作原理基于二进制数制。
当计数器接收到时钟信号时，触发器根据当前的状态进行状态转移，并输出新的计数值。
计数器的时钟信号可以是连续的，也可以是根据特定条件产生的。
1.3 应用领域计数器广泛应用于各种计数场景中。
在数字电路中，它可以用于频率分割、时序控制等；在计算机中，它可以用于指令计数、内存地址生成等；在工业自动化中，它可以用于计量和控制等。
二、移位寄存器移位寄存器是一种能够在内部存储和移动数据的电子器件。
它可以实现数据的左移、右移、循环移位等操作，常用于数据的串行传输和处理。
2.1 基本概念移位寄存器由若干个触发器和逻辑门组成。
触发器用于存储数据位，逻辑门用于控制数据的传输和移位操作。
移位寄存器的位数决定了能够存储和处理的数据位数，常见的位数有4位、8位、16位等。
2.2 工作原理移位寄存器的工作原理基于串行数据传输的概念。
数据从输入端依次进入移位寄存器，根据控制信号进行移位操作后，最终从输出端读取。
移位寄存器可以实现左移、右移、循环移位等功能，根据应用需求选择不同的操作模式。
2.3 应用领域移位寄存器在各个领域都有重要应用。
在通信领域中，它可以用于串行数据传输、解调调制等；在图像处理领域中，它可以用于像素处理、图像滤波等；在存储器设计中，它可以用于数据缓存、地址生成等。
结语计数器和移位寄存器作为数字电路中重要的组件，为现代电子设备提供了强大的功能支持。
基于VHDL的数值比较器、数据选择器、移位寄存器、60进制计数器、复杂ALU设计实验报告
基于VHDL的数值比较器、数据选择器、移位寄存器、60进制计数器、复杂ALU设计实验报告VHDL实验报告班级:电子学号:姓名:2014/5/23Experiment 1 两位二进制数的大小比较器一、实验目的:(1)熟悉QuartusII的开发环境、熟练掌握编程开发流程。
(2)学习VHDL的基本语法及编程设计。
二、实验内容:数值比较器设计三、实验要求:(1)熟练掌握QuartusII开发环境下对可编程逻辑器件进行程序化设计的整套流程;2)设计输入使用插入语言模板(Insert Template); ((3)在QuartusII开发环境下对设计程序进行时序仿真，将生成的配置文件下载到实验板，进行最终的实物测试验证。
四、实验原理:根据两位二进制数的大小得到对应的比较结果，其电路示意图及电路特性表为: 比较器特性表A B In_s In_l In_e 比较器电路示意图YsYe YlY A > B × × × 0 0 1A[3:0] Yl Number B[3:0] A < B × × × 1 0 0 Ye A = B 0 1 0 0 0 1 In_sYs Comparer In_l A = B 1 0 0 1 0 0 In_e A = B 0 0 1 0 1 0 A = B 0 0 0 × × × A = B × 1 1 × × × A = B 1 × 1 × × × A = B 1 1 × × × ×五、程序编写、调试及仿真(芯片型号:MAX?系列EPM1270T144C5) (1)程序编写:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;2entity Vhdl1 isport(a,b:in std_logic_vector(3 downto 0);ins,inl,ine: in std_logic;ys,ye,yl: out std_logic);end Vhdl1;architecture one of Vhdl1 issignal temps,tempe:std_logic; beginys<=temps;ye<=tempe;yl<=temps nor tempe;process(a,b,ine)beginif (a=b and ine='1')thentempe<='1';elsetempe<='0';end if;end process;process(a,b,ins)beginif(a<b) thentemps<='1';elsif(a=b and ins='1') then temps<='1';elsetemps<='0';end if;end process;end one;(2)功能仿真:3(3)芯片引脚设定:(4)适配下载结果六、结果分析本实验实现了两位二进制数的比较。
数字电路实验报告-移位寄存器及其应用
电学实验报告模板实验原理移位寄存器是逻辑电路中的一种重要逻辑部件，它能存储数据，还可以用来实现数据的串行-并行转换、数据的运算和处理。
1.寄存器（1）D触发器图1 D触发器图1所示D触发器。
每来一个CLK脉冲，触发器都在该CLK脉冲的上升沿时刻，接收输入数据D,使之作为触发器的新状态。
D触发器的特性方程为（2）用D触发器构成并行寄存器图2 用D触发器构成并行寄存器图2所示为用D触发器构成四位并行寄存器。
为异步清零控制端，高电平有效。
当时，各触发器输出端Q的状态，取决于CLK上升沿时刻的D端状态。
2.移位寄存器（1）用D触发器构成移位寄存器图3 用D触发器构成4位串行移位寄存器图3所示为用D触发器构成的4位串行移位寄存器。
其中左边第一个触发器的输入端接收输入数据,其余的每一个触发器的输入端均与左边相邻的触发器的Q端连接。
当时钟信号CLK的上升沿时刻，各触发器同时接收输入数据。
四位寄存器的所存数据右移一位。
（2）双向移位寄存器74LS194图4 双向移位寄存器74LS194逻辑框图图4 所示为集成电路芯片双向移位寄存器74LS194逻辑框图。
为便于扩展逻辑功能，在基本移位寄存器的基础上增加了左右移控制、并行输入、保持和异步清零等功能。
74LS194的逻辑功能如表1所列。
表13.用移位寄存器构成计数器（1）环形计数器图5 环形计数器如果将移位寄存器的串行移位输出端接回到串行移位输入端，如图5所示。
那么，在时钟CLK的作用下，寄存器里的数据将不断循环右移。
例如，电路的初始状态为，则电路的状态转换图如图6所示。
可以认为，这是一个模4计数器。
图6 环形计数器状态转换图实验内容及步骤1. 用两片74LS74构成四位移位寄存器（1）74LS74引脚图图10 74LS74引脚图（2）用74LS74构成四位移位寄存器图11 用74LS74构成四位移位寄存器实验电路按照图11连接电路。
首先设置，使寄存器清零。
然后，设置，在CLK输入端输入单次脉冲信号当作时钟信号，通过输出端的发光二极管观察的状态，判断移位的效果。
Mixly开源项目设计27：移位寄存器(二)——8位二进制计数器和流水灯
技术与应用tougao1@77OCT 2018 NO.19Mixly开源项目设计27：移位寄存器（二）——8位二进制计数器和流水灯隋杰峰 山东省威海市乳山市畅园学校信息技术实验上一期，我们介绍了通过74HC595移位寄存器只用UNO 的3个管脚就可以控制8个LED的亮灭。
本期，我们将进一步介绍74HC595的一些应用，将分别做一个8位二进制计数器和一个流水灯项目。
在元件的使用和电路的连接上，依然沿用上一期的元件和电路。
● 需要的元件（如表1）● 电路连接（如图1）● 程序设计1.8位二进制计数器上一期的文章介绍了在shiftOut模块中输入数值，控制8个LED亮灭的过程，实际上，就是将十进制的数值转换为8位二进制，依次送入移位寄存器，明白了这个过程，就可以设计一个程序，来展现二进制进位了，程序如图2所示。
我们来解释一下这个程序：首先声明一个变量i为整数，并赋值为0；然后是一个for循环模块，让i 依次（步长为1）取从0到255的值，即第一次取值0，第二次取值1，第三次取值2……第256次取值255；接着就是我们熟悉的模块，在上一期，我们用它来控制了8个LED 的亮灭；最后延时200毫秒，作用是让每一次输入数值后，LED亮灭的状态保持200毫秒。
上传程序后，我们就可以看到L E D从全灭到全亮的过程，LED从右往左开始被点亮，它们每200毫秒变化一下，相当于从二进制00000000每次加1，一直加到11111111，再重新开始，如此重复表1图1 电路图图2 程序4（8位二进制计数器程序）技术与应用tougao1@78中国信息技术教育本案例的分享视频将会在以下公众号中陆续登载。
执行。
2.流水灯如果要设计一个流水灯，只需要将下面的二进制数一个个输入即可，为了方便，我们可以将它们转换成十进制或者十六进制放到数组里（如表2）。
以十进制为例，流水灯程序如图3所示。
上面的程序采用了数组，依次取出数组mylist中的8个数值，转换为二进制输入移位寄存器，就实现了流水灯的效果。
fpga计数器写法总结
fpga计数器写法总结在FPGA设计中，计数器是一种常用的模块，它可以在各种应用中实现时钟同步、周期计数等功能。
本文将总结FPGA计数器的写法，包括计数器的设计思路、实现方式、常见问题及解决方法等。
一、计数器设计思路FPGA计数器通常采用有限状态机或移位寄存器的方式实现。
有限状态机可以根据输入时钟信号不断更新状态，从而实现计数功能。
移位寄存器则可以将输入时钟信号的位流逐位移入或移出寄存器，从而实现计数。
在设计中，需要根据具体的应用场景和资源约束选择合适的实现方式。
二、计数器实现方式1.硬件描述语言实现常用的硬件描述语言包括VHDL和Verilog。
使用VHDL可以实现复杂的行为描述，而使用Verilog则更注重硬件的逻辑描述。
在实现计数器时，需要先确定计数器的位数和时钟频率，然后根据设计思路和语言特点进行编码。
2.软件仿真验证在硬件设计完成后，需要进行仿真验证以确保设计的正确性和可靠性。
常用的仿真工具包括ModelSim、Quartus等。
通过仿真可以发现设计中存在的问题和错误，并及时进行修正。
三、常见问题及解决方法1.时钟抖动问题时钟抖动会导致计数器的计数不准确。
解决方法是在时钟输入端加滤波器或整形电路，以消除抖动影响。
2.计数溢出问题当计数器的位数不够时，会导致计数溢出。
解决方法是增加计数器的位数，或者在计数器溢出时进行特殊处理，如重置计数器或发出中断信号。
3.时序问题在设计中需要注意时序问题，以确保各个模块之间的信号传输正确无误。
解决方法是优化设计，合理安排模块之间的信号传输路径和时序关系。
四、总结本文总结了FPGA计数器的设计思路、实现方式、常见问题及解决方法等。
在实际应用中，需要根据具体的应用场景和资源约束选择合适的实现方式，并进行仿真验证以确保设计的正确性和可靠性。
同时，需要注意时序问题，以确保各个模块之间的信号传输正确无误。
通过不断实践和总结，可以提高计数器的设计水平和效率，为FPGA应用开发提供更好的支持。
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10u 22u 47u D1 D2 DW1 DW2
+Ec
+5 v L8 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1
74248
RL
74248
74248
74248
51K +5 v
+5 v 1Hz
CP1
CP2
K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1
十进制设计电路图
U3
V1
50 Hz 5V
U1
14 1
实验四 移位寄存器、集成计数器
一、实验目的
１.用D触发器组成左移移位寄存器，并测试其工作状态。
２.熟悉集成单元计数器的使用，掌握各种进制的设计方法。
二、原理简述见实验指导书
三、实验内容与步骤
１.用D触发器组成四位左移移位寄存器
Q4
Q3
9 Q2
5 Q1
RD T4 CP D4
RD T3 CP D3
RD
T2 CP
INA INB
2 3
R01 R02
QA QB QC QD
12 9 8 11
74LS93D
U2A
DCD_HEX
4321
X6 X5 X4 X3 2.5 V
2.5 V 2.5 V
2.5 V
X1 2.5 V
X2 2.5 V
74LS08D
四、实验报告要求 1.画出实验线路图。 2.写出实验要求中真值表。 3.画出设计的计数器线路图，及Q1、Q2、Q3、Q4输出波形。
五.思考题
移1.移位寄存器有哪些移位方式? 由2.D触发器和JK触发器组成的计数器的区别
? 73.74LS 93 是同步还是异步.加法还是减法计 数器? 设4.分析十进制加法计数器是如何去掉后6个 计数状态的?
数据记入表21-2中。
2.用74LS93设计各种进制计数器
（1）74LS93管脚图
CP1
Q1 Q4 GND Q2 Q3
4位二进制计数器
14 13 12 11 10 9 8
R1 R2复位输入端
74LS93
12 3 4 5 6 7
CP2 R1 R2
Vcc
设计原理
输入A
14
12
QA
输入B
1
9
vcc 5 74LS93
实验机介绍
ON
OFF
+12v
模
-12V
拟
部
+6V
分
GND
直流信号
I
直流信号
II
+5V
数
GND
字
部 分
1KHz
1Hz
逻辑笔 高电平 高阻态 低电平
1M
220K
T1
T2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ui
10K 10K 10K
10K
0.1u
15K
0.5u
20K
10u
10K 10K 10K 2K 3.31K 5.1K 6.8K
20K 50K 30K 50K 100K 470K 7.5K
13
D2
12 11
RD
1
T1 D1
CP
23
清零端
串行输入端
移位脉冲
（1）清零:将清零端接逻辑开关置“0”即清零，清零后将逻辑 开关置“1”；
（2）串行输入端接逻辑开关，将数码“1101”在移位脉冲作用 下，送入移位寄存器中。此时，由LED的状态，观察移位过程。
（3）输入数据后，将D1端接地，加移位脉冲，则数据依次传送 到Q4使各输出端依次变成零状态。
GND 10
8
QB QC
R0（1）
2
11
QD
R0（2）
3
复位输入端
74LS93为非标准电源
复位计数功能表
输出端
R0（1）R0（2） QD QC QB QA
HH LX XL
LLLL 计数 计数
设计的计数器要求具有译码显示功能
Q1
Q2 计数器 Q3 74LS93 Q4
A
B 译码器
C 74LS248 D