74-5. 移位寄存器及其应用.pptVIP

* * 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。 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、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 ----- 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。 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。 0 全0 1 11 ?01 串入右移工作方式 串入数据输入端 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。 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。 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。 *