南京理工大学数字电路课内实验数字电路4

数字逻辑电路实验

实验报告

学院：电子工程与光电技术学院班号：9171040G06姓名：徐

延

宾

学

号：

9171040G0633

实验编号：0259指导教师：

花

汉

兵

2019年5月14

日

目录

1实验目的3 2实验要求3 3实验内容3 4实验原理4

5实验步骤5

5.174LS194四位双向移位寄存器逻辑功能测试 (5)

5.274LS194设计实现左，右循环计数 (5)

5.374LS194设计实现扭环计数 (8)

5.4模15计数器设计 (8)

5.574LS194设计实现五分频电路 (9)

6实验思考与总结11参考文献11

实验4移位寄存器及应用

1实验目的

掌握移位寄存器的逻辑功能及应用。

2实验要求

用移位寄存器实现循环工作和分频器工作。并绘制分频器工作波形。

3实验内容

1.按表测试74LS194四位双向移位寄存器逻辑功能。

2.用74LS194设计实现（自启动）左，右循环计数，状态如图1。

图1:左，右循环计数状态转换图

3.用74LS194设计实现（无自启动）扭环计数，状态如图2。

图2:扭环计数状态转换图

4.用74LS194实现M=2n−1最大长度计数，反馈表达式为D SR=Q3⊕Q2观察并记录计数器循

环状态（无自启动）。

5.用74LS194设计实现五分频电路，状态如图3。通过示波器绘制工作波形。

图3:五分频电路状态图

4实验原理

74LS194四位双向移位寄存器

•74LS194四位双向移位寄存器逻辑图

图4:74LS194四位双向移位寄存器逻辑图

•74LS194四位双向移位寄存器引脚部局图

图5:74LS194四位双向移位寄存器引脚部局图

•74LS194四位双向移位寄存器结构为四个主从RS触发器（已经转换成D触发器）与一些门电路组成。

1.C r:为异步清零端，低电平有效。

2.CP:为时钟脉冲输入端，上升沿有效。

3.D SR:为右移串行数据输入端。

4.D SL:为左移串行数据输入端。

5.M A,M B:为移位寄存器工作状态控制端，有四种状态可使用。

6.Q3,Q2,Q1,Q0:寄存器四位输出端。

•74LS194四位双向移位寄存器逻辑功能如表1所示：

表1:74LS194四位双向移位寄存器逻辑功能

输入输出

C r CP M B M A

D SL D SR D3D2D1D0Q3Q2Q1Q0

清零0X X X X X X X X X0000

保持1X00X X X X X X不变

右移1↑01X0X X X X Q2Q1Q00 1↑01X1X X X X Q2Q1Q01

左移1↑100X X X X X0Q3Q2Q1 1↑101X X X X X1Q3Q2Q1

送数1↑11X X d3d2d1d0d3d2d1d0

由于移位寄存器使用D触发器组成。在移位寄存器工作时，串入口所需的数据即为第一个得到数据的输出端所需的数据。设计中可根据已知的循环状态，找出串入口的数据需求。即可在卡诺图中进行转换，得到设计电路所需参数，达到电路设计目的。需注意到电路的自启动的问题，以保证电路在特殊场合下都能完成任务。

5实验步骤

5.174LS194四位双向移位寄存器逻辑功能测试

根据表1连接74LS194测试其各项功能。

5.274LS194设计实现左，右循环计数

计数器采用循环左移设计。

1.首先根据图1所示的四种状态，画出如表2所示D SL的卡诺图。

表2:D SL卡诺图

Q0Q1

Q2Q3

00011110 00X0X0 010X X X 11X X X X 101X X X

化简表达式发现，D SL=Q0。

2.验证自启动。验证无效状态能否自动回到有效状态。具体结果如图6所示。

图6:自启动验证

由图6可看出，其他无效状态均不能自动回到有效状态，因此，接下来要要对D SL的表达式进行更改。

3.更改表达式。断开无效循环使其回到有效状态。

图7:自启动设置更改图

根据图7的设置思路对D SL的表达式进行更改，如下表3所示。

表3:更改的D SL卡诺图

Q0Q1

Q2Q3

00011110 0010X0 010X X X 110X0X 101X00

化简表达式，得到：

D SL=Q1Q2Q3

由于实验过程中只提供74LS00，74LS21两种门的芯片。所以将表达式进一步展开：

D SL=Q1·1·Q2·1·Q3·1·1

4.构建电路。在Multisim中搭建如下的仿真电路：

图8:仿真电路图

•电路说明：

(a)CP管脚：接时钟信号；

(b)C r管脚：接高电平；

(c)S1(M B)管脚：接高电平；

(d)S0(M A)管脚：当电键1接通，电键2断开时，S0(M A)管脚接入高电平，将置数端D0D1D2D3=

1111(无效状态)置入Q端，以待验证计数器的自启动功能；当电键2接通，电键1断开时，

S0(M A)管脚接入低电平，计数器处于正常的循环移位工作状态。

5.374LS194设计实现扭环计数

计数器采用循环左移设计。根据所学知识，D SL=Q0。同样，在Multisim中搭建如图7的电路：

图9:扭环计数器仿真电路

•电路说明：

(a)CP管脚：接时钟信号；

(b)C r管脚：接高电平；

(c)S1(M B)管脚：接高电平；

(d)S0(M A)管脚：接低电平。

5.4模15计数器设计

根据实验内容的提示D SR=Q3⊕Q2。所以采用循环右移设计电路。

1.首先验证电路的自启动功能。通过计算发现，Q0Q1Q2Q3=0000，始终处于自循环状态，无法进

入有效循环状态。所以首先利用74LS194芯片的同步置数功能，将Q0Q1Q2Q3=0000的状态通过置数变为Q0Q1Q2Q3=0001。

令S1(M B)=Q0Q1Q2Q3，只有当Q0Q1Q2Q3=0000时，S1(M B)=1，计数器处于置数状态，将Q0Q1Q2Q3=0000的状态通过置数变为Q0Q1Q2Q3=0001。其他情况S1(M B)=0，计数器处于右移计数状态。

2.电路连接：