实验九 移位寄存器及其应用

74LS194有5种不同操作模式： 即并行送数寄存，右移（方向由Q0 左移（方向由Q3 Q3），
Q0），保持及清零。
S1、S2端的控制作用如表5-1。 移位寄存器应用很广，本次实验主要研究 移位寄存器用作环形计数器和数据的串、 并行转换。
（1）环形计数器 有时要求在移位过程中数据不要丢失，仍然保持在寄存器中。此时， 只要将移位寄存器的最高位的输出接至最低位的输入端，即将移位寄存器的首尾相连就可 实现上述功能。这种寄存器称为循环移位寄存器，它也可以作为计数器用，称为环形计数 器。如图5-2所示，把输出端Q3和右移串行输入端DSR相连接， 设初始状态Q0Q1Q2Q3=1000，则在时钟脉冲作用下 Q0Q1Q2Q3将依次变为0100 0010 0001 1000 -----
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（2）并行/串行转换是指并行输入的数据，经过转换 电路之后变成串行输出。下面是用两片74LS194构 成的七位并行/串行转换电路，与上图相比，它多了 两个与非门，而且还多了一个转换启动信号（负脉 冲或低电平），工作方式同样为右移。
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Q Q 1Q Q 3 0 2 CP 74 19 4 D 0 D 1 D2 D 3 S0 S1 D SL
00 01

Q Q Q Q 0 1 2 3
∧来自百度文库
1
1 ST A R T
10 00
D SR RD
1
0
0
0
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（2）扭环形计数器 为了增加有效计数状态，扩大计数器的模，将上述 接成右移寄存器的74194的末级输出Q3反相后，接 到串行输入端DSR，就构成了扭环形计数器，如下图 所示，该电路有8个计数状态，为模8计数器。一般 来说，N位移位寄存器可以组成模2N的扭环形计数 器，只需将末级输出反相后，接到串行输入端。根 据实验结果画出该扭环形计数器状态图。
三、实验内容：
1、测试74LS194的逻辑功能 2、移位寄存器构成的移位型计数器 （1）环形计数器 （2）扭环形计数器 3、实现数据串、并转换 （1）串行/并行转换器 （2）并行/串行转换器
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四、实验步骤
1、测试74LS194的逻辑功能: 设 计 74LS194 文 件 ， 下 载 到 芯 片 后， 、S1、S0、SL、SR、D0、D1、 D2、D3、D4分别接至逻辑电平开关的输 出插孔；Q0、Q1、Q2、Q3分别接至逻辑 电平显示插孔。CP接单次脉冲源，测试 74LS194的逻辑功能。
3、实现数据的串、并行转换 （1）串行输入、并行输出 按图5-3接线，进行右移串入、并出实验，串入数 码自定，自拟表格记录之。 （2）改接线路用左移串入方式实现并行输出。 自拟表格记录之。

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2、移位寄存器构成的移位型计数器
（1）环形计数器 下图是用74194构成的环形计数器的逻辑图。当正脉冲 起动信号START到来时，使S1S0=11，从而不论移位寄存 器74194的原状态如何，在CP作用下总是执行置数操作使 Q0Q1Q2Q3=1000。当START由1变0之后，S1S0=01， 在CP作用下移位寄存器进行右移操作。在第四个CP到来之 前Q0Q1Q2Q3=0001。这样在第四个CP到来时，由于 DSR=Q3=1，故在此CP作用下Q0Q1Q2Q3=1000。可见 该计数器共4个状态，为模4计数器。根据实验结果画出该环 形计数器状态图。
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实验 九 移位寄存器及其应用
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一、实验目的要求：



1. 掌握中规模集成移位寄存器74LS194 的逻辑功能及测试方法。 2. 用74LS194设计任意模值的扭环计数 器的方法 3、了解移位寄存器的使用—实现数据的 串行，并行转换和构成环形计数器。
逻辑符号
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QuartusII软件提供的74194逻辑符号
SLSI:左移输入端SL或DL SLSI:右移输入端SR或DR CLRN:
MR
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3. 移位寄存器的 应用 ： (1)构成环形计数器
Q
Q Q 1Q Q 3 0 2 CP 74 19 4 D 0 D 1 D2 D 3 S0 S1 D SL 1 ST A R T
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3、串行/并行转换器 （1）串行/并行转换是指串行输入的数据，经过转 换电路之后变成并行输出。下面是用两片 74LS194构成的七位串行/并行转换电路。
设计文件时，需要引脚分配端口是上图中的“接地”、“1”、 “串行输入”、“Q0……Q7”、“CP”。其余直接连好电路。 实验时自行设置一组七位代码从“串行输入”端口每个CP信号
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二、实验原理：
1.移位寄存器： 在数字系统中能寄存二进
制信息，并进行移位的逻辑部件称为移 位寄存器。 2. 集成移位寄存器74LS194功能： 具有 左移位、 右移位、清零、数据并 入/并出、并入/串出等多种功能。
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∧
1
D SR RD
1
0
0
0
（ a）
(2)构成扭环形 计数器
Q Q Q Q 0 1 2 3
Q Q 1Q Q 3 0 2 CP 74 19 4 D 0 D 1 D2 D 3 S0 S1 D SL
00 01
清零
∧
1 0
00 00
10
D SR RD
0
（ a）
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01111111
全0
串入数据 输入端
11
01
1
￪
串入右移 工作方式
0
电路中S0端接高电平1，S1 受Q7控制，二片寄存器连 接成串行输入右移工作模 式。Q7是转换结束标志。 当Q7=1时，S1为0，使之成 为S1S0=01的串入右移工作 方式，当Q7=0时，S1=1， 有S1S0=11，则串行送数结 束，标志着串行输入的数 据已经转换成并行输出了。
串行/并行转换的具体过程如下： 转换前，CR端加低电平，使寄存器的内容清零，此时S1S0=11，寄存器执行并行输入工作 方式。当第一个CP脉冲到来后，寄存器的输出状态Q0~Q7为01111111，与此同时S1S0变为 01，转换电路变为执行串入右移工作方式，串行输入数据由1片的DSR端加入。随着CP脉 冲的依次加入，输出状态的变化可列成表5-3所示。 由表5-3可见，右移操作七次后， Q7变为0，S1S0又变为11，说明 串行输入结束。这时，串行输 入的数码已经转换成了并行输 出了。
+5V CLK 1秒
S1=1,S0=1 =0,S
右移控制 置数控制
5. 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、并行转换和构成环行计数器。 二、实验原理 寄存器是计算机和其他数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部件。它的主要组成部分 是触发器。一个触发器能存储1位二进制代码，所以要存储n位二进制代码的寄存器就需要 用n个触发器组成。 把若干个触发器串接起来，就可以构成一个移位寄存器。移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74LS194，其引脚排列如图5-1所示。 集成移位寄存器 74LS194由4个RS触 发器及它们的输入控制电路组成。D0、D1、 D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3、为 并行输出端；DSR为右移串行输入端； DSL为左移串行输入端；S0、S1为操作模 式控制端；CR为直接无条件清零端；CP 为时钟脉冲输入端。
图5-2电路可以由各个输出端输出在时间上有先后顺序的 脉冲,因此也可作为顺序脉冲发生器。如果将输出Q0与左 移串行输入端DSR相连接，即可达到左移循环移位。
（2）实现数据串、并行转换 串行/并行转换器：串行/并行转换是指串行输入的数码，经转换电路之后变换成并行输出。 图5-3是用两片74LS194四位双向移位寄存器组成的七位串/并行数据转换电路。
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RD Q0 Q1
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
Q=1时
LED亮
Q2 Q3 S1 RD Q0 Q1 D1 Q2 D2 D3 Q3 S1
74LS194
DIR D0 D1
D2
D3
S0 DIL CLK +5V
74LS194
DIR D0
S0 DIL CLK +5V
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五、实验报告要求





1、使寄存器清零，除了采用输入低电平的方法外， 可否通过左移或右移的方法来实现？可否使用并 行送数法？若可行，如何进行操作? 2、在对CC40194进行送数后，若要使输出端改 为另外的代码，是否一定要使寄存器清零？ 3、若要进行循环左移，图9-3、9-4接线应如何 修改？ 4、根据实验结果，画出4位环形计数器和4位扭 环形计数器的状态转换图。 7、分析串/并转换器、并/串行转换器电路所得结 果的正确性。
三、实验内容： 1、测试74LS194的逻辑功能 先在纸上画出连线图，然后在实验箱上连线，检查无误后，按讲义P69页表2.11.4所 规定的输入状态，逐项进行测试。 2、环形计数器
自拟实验线路，用并行送数法予置寄存器为某二进制数码（0100），然后进行右移 循环，观察寄存器输出状态的变化，记入表5-4中。