实验八 移位寄存器逻辑功能测试及应用
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——构成环形计数器和实现数据的串行、并行转换。
二、实验原理:
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。本实验选用的4位双向移位寄存器,型号为74LS194,其引脚排列如图11—1所示。
移位寄存器不仅可以组成串行—并行数码转换器,还可以方便地组成移位寄存器型计数器、脉冲分配器等电路。常用的移位寄存器有环行计数器和扭环型计数器。
图11—1 74LS194引脚排列及功能
三、实验仪器及器材:
实验仪器设备:DGJ—2型电工技术实验装置 (D71—2数电实验挂箱)
集成块:74LS194 74LS04
四、实验内容与步骤:
1、验证移位寄存器74LS194的逻辑功能:
计数脉冲由单次脉冲源提供,清零端、工作状态控制端M1 M2、并行数据输入端D0—D3、DSL为左移串行数据输入端、DSR右移串行数据输入端分别接逻辑电平开关,输出端Q0—Q3均接逻辑电平显示。按如下逐项测试并判断该集成块的功能是否正常。
(1)异步清零功能:当=0时,这时Q3Q2Q1Q0=0000,双向移位寄存器清零。其它输入信号都不起作用,与CP无关,故称为异步清零。
(2)保持功能:当=1,且CP=0或M1 =M2=0时,双向移位寄存器保持状态不变。
(3) 同步并行送数功能:当=1,M1 =M2=1时,在CP上升沿操作下,并行输入数据d3 d2 d1 d0送入寄存器。
(4)右移串行送数功能:当=1,M1 =0、M2=1时,在CP上升沿操作下,可依次把加在端的数据从时钟触发器 行送入寄存器中。
(5)左移串行送数功能:当=1,M1 =1、M2=0时,在CP上升沿操作下,可依次把加在DSL端的数据从时钟触发器串行送入寄存器中。
其仿真图为:
根据仿真图可得到如下状态图:
2、用74LS194构成环行计数器,画出实验电路图及其状态图,并陈述电路功能。
3、用74LS194构成扭环行计数器,画出实验电路图及其状态图,并陈述电路功能。
五、实验报告要求
整理实验数据,总结本次实验的收获与体会。
1、 熟悉并了解74LS194的功能。
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;SR为右移串行输入端;SL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。
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CR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
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、SL、SR、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
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
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。
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