移位寄存器及其應(yīng)用

15號實(shí)驗(yàn)臺(tái)

移位寄存器

• 移位寄存器及其應(yīng)用
• • 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/li>
  • 二、 實(shí)驗(yàn)原理
  • • 實(shí)驗(yàn)器件：
  • 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
  • 四、思考題

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

1、進(jìn)一步掌握時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟和方法；
2、熟悉和了解移位寄存器的工作原理功能及應(yīng)用方法；
3、熟悉中規(guī)模4位雙向移位寄存器的邏輯功能。

二、 實(shí)驗(yàn)原理

●具有寄存數(shù)據(jù)功能的邏輯電路稱為寄存器。移位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。
●根據(jù)存取信息的方式不同，移位寄存器可分為：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四種形式。


●既能左移又能右移的移位寄存器稱為雙向移位寄存器，只需要改變左移、右移控制信號便可以實(shí)現(xiàn)雙向移位。

●中規(guī)模雙向移位寄存器74LS194

其中：

●74LS194有5種不同操作模式：并行送數(shù)寄存、右移(方向由Q_A至Q_D)，左移(方向由Q_D至Q_A)，保持及清零。
●S_1、S_0和Rd端的控制作用如下表所示：

實(shí)驗(yàn)器件：

雙D觸發(fā)器74LS74、四位雙向移位寄存器74LS194、雙輸入與非門74LS00

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、用四塊D型觸發(fā)器（兩塊74LS74）接成4位輸出的移位寄存器。

1）從D_0端串行輸入，寄存器的初態(tài)分別置成Q_3~Q_0：0001，0110，0101，0111，在每種初態(tài)下，把D_0接Q_3，記錄在CP作用下LED的工作狀態(tài)。

根據(jù)74LS74芯片引腳圖，如邏輯電路圖連接好兩塊74LS74。使用信號發(fā)生器產(chǎn)生0.5H_Z的脈沖信號，并將每個(gè)Rd與Sd接上一個(gè)開關(guān)，每個(gè)輸出Q接上一個(gè)LED，Q_3接到D_0上。將Rd、Sd開關(guān)全部打到1，打開實(shí)驗(yàn)箱電源和開關(guān)處的電源，使用開關(guān)打到0進(jìn)行初態(tài)置數(shù)。如0001初態(tài)，把R_d3、R_d2、R_d1開關(guān)打到0，S_d0開關(guān)打到0，寄存器初態(tài)設(shè)置為0001。按下信號發(fā)生器的output鍵，CP端輸入時(shí)鐘信號，記錄LED工作狀態(tài)。

2）從D_0端串行輸入，寄存器的初態(tài)分別設(shè)置成Q_3~Q_0：0000和0101，把D_0接Q_3，記錄在CP作用下LED的工作狀態(tài)。

自啟動(dòng)：

D_0=[（Q_1·Q_2‘）’·Q_3]’，記錄CP作用下LED工作狀態(tài)（全狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）。

數(shù)字電子電路中的自啟動(dòng)是指狀態(tài)機(jī)上電時(shí)，無論它處于什么初始狀態(tài)，都會(huì)經(jīng)過有限次跳變后，最終進(jìn)入設(shè)定的狀態(tài)中。具有這種功能的電路，就叫做自啟動(dòng)電路。所以上面的電路，無論初態(tài)是什么，在經(jīng)歷一段時(shí)間后，就在限定的循環(huán)中一直循環(huán)下去。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為，剛上電時(shí)的LED表現(xiàn)不規(guī)律，一段時(shí)間后在表格記錄的亮滅規(guī)律中循環(huán)變化。

2、測試雙向移位寄存器74LS194的邏輯功能
清零端CR‘接“1”，D_0、D_1、D_2、D_3、S_1、S_0分別接6個(gè)邏輯開關(guān)，CP接1H_Z脈沖信號，Q_0~Q_3分別接4個(gè)LED。

1）、S_1 S_0=11，D_0 D_1 D_2 D_3分別接0110和1001，記錄Q_0~Q_3的工作狀態(tài)。
2）、S_1 S_0=00，觀察并記錄Q_0~Q_3的工作狀態(tài)。
3）、S_1 S_0=01，取初態(tài)Q_0_{Q_3：1000，使D_SR與Q_3相連，記錄Q_0}Q_3的工作狀態(tài)。
4）、S_1 S_0=10，取初態(tài)Q_0_{Q_3：0001，使D_SL與Q_0相連，記錄Q_0}Q_3的工作狀態(tài)。
記錄結(jié)果如下：

3、用74LS194組成包含啟動(dòng)開關(guān)的3位串并轉(zhuǎn)移電路。
1）啟動(dòng)前，啟動(dòng)開關(guān)置0，194處于置數(shù)狀態(tài)（S_1 S_0=11）
2）啟動(dòng)開關(guān)置1，194進(jìn)入右移狀態(tài)（S_1 S_0=01），輸出端Q_3依次輸出S_2S_1 S_0 0
3）標(biāo)志位0到達(dá)輸出端后，194再次進(jìn)入置數(shù)狀態(tài)（S_1 S_0=11）
4）循環(huán)輸出N_2 N_1 N_0 0N_2 N_1 N_0 0……

選擇74LS194的D_0為標(biāo)志位，直接接地。Q_3接LED作為右移輸出端。為使標(biāo)志位0到達(dá)輸出端后，194再次進(jìn)入置數(shù)狀態(tài)，將Q_0、Q_1、Q_2接到一個(gè)與非門上，與啟動(dòng)開關(guān)與非，再接入S_1，保持S_0為高電位。當(dāng)Q_3為0時(shí)，其他三位為1，S_1 S_0=11，所以進(jìn)入置數(shù)狀態(tài)。因?yàn)橹豢碤_3的狀態(tài)，很難辨別出每一個(gè)循環(huán)的開始或結(jié)束，所以S_1接一個(gè)LED用于標(biāo)記每一個(gè)循環(huán)的開始或結(jié)束。

按上圖搭建電路。畫出邏輯圖并記錄狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

四、思考題

1、在N位移位寄存器中，串行輸入N位二進(jìn)制數(shù)需要多少個(gè)CP？送數(shù)的次序應(yīng)從高位至低位，還是低位至高位？
將串行數(shù)據(jù)送至右移輸入端，每一個(gè)CP上升沿，進(jìn)行一次右移并送數(shù)。所以串行輸入N位二進(jìn)制數(shù)需要N個(gè)CP。送數(shù)的次序應(yīng)為從高位至低位。

2、設(shè)計(jì)一個(gè)按7-14-13-11-7循環(huán)計(jì)數(shù)的自啟動(dòng)四位環(huán)形計(jì)數(shù)器，畫出邏輯圖。
因?yàn)橛?4，所以計(jì)劃使用四塊D觸發(fā)器接成4位移位寄存器，研究每個(gè)狀態(tài)：7（0111），14（1110），13（1101），11（1011），所以計(jì)數(shù)器的進(jìn)位只要使用Q_3的非就行，因?yàn)槊恳粋€(gè)循環(huán)四狀態(tài)，只有一個(gè)狀態(tài)Q_3‘=1，當(dāng)然使用其他三個(gè)輸出作為進(jìn)位同樣可以。接下來需要完成自啟動(dòng)的問題，設(shè)計(jì)步驟如下：

因?yàn)橐莆患拇嫫鞯奶匦?#xff0c;所以Q_1*=Q_0、Q_2*=Q_1、Q_3*=Q_2
重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)Q_0使得電路可以自啟動(dòng)，Q_0采取如下設(shè)計(jì)：

電路圖如下，并在Multisim中驗(yàn)證了自啟動(dòng)功能。

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的移位寄存器及其应用的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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