移位寄存器及其應用

15號實驗臺

移位寄存器

• 移位寄存器及其應用
• • 一、實驗目的
  • 二、 實驗原理
  • • 實驗器件：
  • 三、實驗內容
  • 四、思考題

一、實驗目的

1、進一步掌握時序邏輯電路的設計步驟和方法；
2、熟悉和了解移位寄存器的工作原理功能及應用方法；
3、熟悉中規模4位雙向移位寄存器的邏輯功能。

二、 實驗原理

●具有寄存數據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現雙向移位。

●中規模雙向移位寄存器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：

實驗器件：

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

三、實驗內容

1、用四塊D型觸發器（兩塊74LS74）接成4位輸出的移位寄存器。

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

根據74LS74芯片引腳圖，如邏輯電路圖連接好兩塊74LS74。使用信號發生器產生0.5H_Z的脈沖信號，并將每個Rd與Sd接上一個開關，每個輸出Q接上一個LED，Q_3接到D_0上。將Rd、Sd開關全部打到1，打開實驗箱電源和開關處的電源，使用開關打到0進行初態置數。如0001初態，把R_d3、R_d2、R_d1開關打到0，S_d0開關打到0，寄存器初態設置為0001。按下信號發生器的output鍵，CP端輸入時鐘信號，記錄LED工作狀態。

2）從D_0端串行輸入，寄存器的初態分別設置成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。

自啟動：

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

數字電子電路中的自啟動是指狀態機上電時，無論它處于什么初始狀態，都會經過有限次跳變后，最終進入設定的狀態中。具有這種功能的電路，就叫做自啟動電路。所以上面的電路，無論初態是什么，在經歷一段時間后，就在限定的循環中一直循環下去。實驗現象為，剛上電時的LED表現不規律，一段時間后在表格記錄的亮滅規律中循環變化。

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個邏輯開關，CP接1H_Z脈沖信號，Q_0~Q_3分別接4個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。
2）、S_1 S_0=00，觀察并記錄Q_0~Q_3的工作狀態。
3）、S_1 S_0=01，取初態Q_0_{Q_3：1000，使D_SR與Q_3相連，記錄Q_0}Q_3的工作狀態。
4）、S_1 S_0=10，取初態Q_0_{Q_3：0001，使D_SL與Q_0相連，記錄Q_0}Q_3的工作狀態。
記錄結果如下：

3、用74LS194組成包含啟動開關的3位串并轉移電路。
1）啟動前，啟動開關置0，194處于置數狀態（S_1 S_0=11）
2）啟動開關置1，194進入右移狀態（S_1 S_0=01），輸出端Q_3依次輸出S_2S_1 S_0 0
3）標志位0到達輸出端后，194再次進入置數狀態（S_1 S_0=11）
4）循環輸出N_2 N_1 N_0 0N_2 N_1 N_0 0……

選擇74LS194的D_0為標志位，直接接地。Q_3接LED作為右移輸出端。為使標志位0到達輸出端后，194再次進入置數狀態，將Q_0、Q_1、Q_2接到一個與非門上，與啟動開關與非，再接入S_1，保持S_0為高電位。當Q_3為0時，其他三位為1，S_1 S_0=11，所以進入置數狀態。因為只看Q_3的狀態，很難辨別出每一個循環的開始或結束，所以S_1接一個LED用于標記每一個循環的開始或結束。

按上圖搭建電路。畫出邏輯圖并記錄狀態轉移圖。

四、思考題

1、在N位移位寄存器中，串行輸入N位二進制數需要多少個CP？送數的次序應從高位至低位，還是低位至高位？
將串行數據送至右移輸入端，每一個CP上升沿，進行一次右移并送數。所以串行輸入N位二進制數需要N個CP。送數的次序應為從高位至低位。

2、設計一個按7-14-13-11-7循環計數的自啟動四位環形計數器，畫出邏輯圖。
因為有14，所以計劃使用四塊D觸發器接成4位移位寄存器，研究每個狀態：7（0111），14（1110），13（1101），11（1011），所以計數器的進位只要使用Q_3的非就行，因為每一個循環四狀態，只有一個狀態Q_3‘=1，當然使用其他三個輸出作為進位同樣可以。接下來需要完成自啟動的問題，設計步驟如下：

因為移位寄存器的特性，所以Q_1*=Q_0、Q_2*=Q_1、Q_3*=Q_2
重點在于設計Q_0使得電路可以自啟動，Q_0采取如下設計：

電路圖如下，并在Multisim中驗證了自啟動功能。

狀態轉移圖：

總結

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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