移位寄存器功能测试及应用

实验八移位寄存器功能测试及应用

一、实验目的：

1.掌握中规模4位双向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、实验仪器及材料

a) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。

b) 参考元件：74LS194一片。

三、预习要求及思考题

1.预习要求：

1) 复习有关寄存器有关内容。

2）熟悉74LS194逻辑功能及引脚排列。

3）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。

2.思考题:

1) 使寄存器清零，除采用输入低电平外，可否采用右移或左移的方法？可否使用

并行送数法？若可行，如何进行操作？

2) 环行计数器的最大优点和缺点是什么?

四、实验原理

1.位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指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。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。

本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相

同，可互换使用，其逻辑符号及引脚图如图8-1所示。

图8-1 74LS194的逻辑符号图及引脚功能图.

其中D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；S R为右移串行输入端；S L为左移串行输入端；S0、S1为操作模式控制端；C R为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。

74LS194有5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移（方向由Q0-->Q3）,左移（方向由Q3→Q0），保持及清零。

S1、S0和C R端的控制作用如表8-1

2、移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器：顺序脉冲发生器；串行累加器；可用数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。本实验研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串、并行转换。

（1）环行计数器

把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可以进行循环移位。

（2）实现数据、并行转换器

a）串行∕并行转换器

串行∕并行转换器是指串行输入的数码，经转换电路之后变换成并行输出b）并行∕串行转换器

并行∕串行转换器是指并行输入的数码经转换电路之后，换成串行输出。

表8-1

功能输入输出CP S1S0 S R S L D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3

清零×0 ××××××××0 0 0 0

送数↑ 1 1 1 ×× a b c d a b c d

右移↑ 1 0 1 D SR ×××××D SR Q0 Q1 Q2

左移↑ 1 1 0 ×D SL ××××Q1 Q2 Q3 D SL

保持↑ 1 0 0 ××××××Q n0 Q1n Q2n Q3n

保持↓ 1 ××××××××Q0n Q1n Q2n Q3n

五、实验内容

1、测试74LS194的逻辑功能完成表8-2

按图8-1接线、S1、S0、S L、S R、D0、D1、D2、D3分别接至逻辑开关；Q0、Q1、Q2、Q3接至发光二极管。CP端接单次脉冲源。按表7-1所规定的输入状态，逐项进行测试。

74LS194逻辑功能测试

（1）清除：令=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，至=1。

（2）送数：令=S1=S0=1 ，送入任意4位二进制数，如D0、D1、D2、D3=abcd，加CP 脉冲，观察CP=0、CP由1→0、三种情况下寄存器输出状态的变化，观察寄存输出状态变化是否发生在CP脉冲的上升沿。

（3）右移：清零后，令=1， S1=0 S0=1，由右移输入端SR送入二进制数码如0100，由CP端连续加4个脉冲，观察输出情况，记录之。

（4）左移：先清零或予至，再令=1 S1=1，S0=0，由左移输入端SL送入二进制数码如1111，连续加四个CP脉冲，观察输出端情况，记录之。

（5）保持：寄存器予置任意4位二进制数码abcd，令=1，S1=S0=0，加CP脉冲，观察

寄存器输出状态，记录之。

表8-2

清除模式时钟串行输入输出功能总

结

C R S1S0CP S R S L D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3

0 ×××××××××

1 1 1 ↑×× a b c d

1 0 1 ↑0 ×××××

1 0 1 ↑ 1 ×××××

1 0 1 ↑0 ×××××

1 0 1 ↑0 ×××××

1 1 0 ↑× 1 ××××

1 1 0 ↑× 1 ××××

1 1 0 ↑× 1 ××××

1 1 0 ↑× 1 ××××

1 0 0 ↑××××××

2、环形计数器

自拟实验步骤.用并行送数法予置寄存器为某二进制数码（如0100），然后进行右移循环，观察寄存器输出端状态的变化，记入表8-3中。

表8-3

CP Q0 Q1 Q2 Q3

0 0 1 0 0

1

2

3

4

六、实验报告要求：

1.根据实验内容1的实验步骤完成表8-2。

2.根据实验内容2的完成表8-3，并画出4位环形计数器的状态转换图及波形图。