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实验9 集成寄存器及其应用 一.实验目的 1. 加深理解基本数码寄存器和移位寄存器的功能和特点。 2.掌握常用集成寄存器的应用及组成其它时序电路的设计方法。 3. 进一步熟悉常用电子仪器的使用方法。 二.实验仪器及器材 实验仪器:双踪示波器,交流毫伏表,函数发生器,直流稳压电源,万用表,数字电子电路实验平台。 实验元器件:74LS175、74LS194、74LS47、74LS00、发光二极管若干、拨动开关、限流电阻200Ω等 。 * * 三.预习要求 1. 复习有关数码寄存器、移位寄存器的内容。 2. 完成本实验的设计任务,并画出实验电路图,列好测试功能表格。 3. 查阅出本实验所用集成器件的资料。 1. 4位集成数码寄存器74LS175功能测试 74LS175集成电路管脚如图1所示,给该芯片施加正确的电源后,进行下列测试。 (1)清零功能测试。令RD端子接地,任意改变输入D3~D0的数据值,时钟CP施加一任意脉冲信号,测试寄存器输出Q3~Q0的状态,并记录。 四.基本实验 图1 4 1 2 3 5 6 7 15 16 CP D 0 D 1 D 2 GND Q 3 Q 2 Q 1 Vcc 74LS175 8 9 10 11 12 14 13 R D 3 D Q 0 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 (2)置数功能测试。令RD端子接高电平(+5V),D3~D0接入数据“1111”,CP 时钟接入一单脉冲或频率非常低的TTL信号(0.1~0.5Hz),观察CP脉冲上升沿到来后,寄存器输出Q3~Q0的状态变化,并记录;若将D3~D0改接为“1010”,再次观察CP脉冲上升沿来到后,寄存器输出Q3~Q0的状态变化。 (3)数码寄存功能测试。令RD端子接高电平(+5V),D3~D0接入数据“0101”,CP 端输入一时钟信号将输入数据“0101”置入到寄存器的输出端Q3~Q0上,此时将CP 端的时钟信号撤掉,即令CP 接低电平或高电平,此时任意改变输入数据的值,观察寄存器输出Q3~Q0状态的变化,并记录。 2.4位集成双向移位寄存器74LS194功能测试 根据图2所示连接电路,进行以下各功能测试。 图2 (1)清零功能。令RD=0,任意改变CP信号、S1和S0信号、DSL和DSR及D3~D0数据,测量寄存器输出Q3~Q0的状态,记录结果。 (2)数据的并行输入/并行输出。首先将寄存器清零,然后令RD、S1、S0均接“1”,输入数据D3~D0输入任意一个四位二进制数,例如0101,CP输入一个单脉冲或频率很低的TTL信号(0.1~0.5Hz),观察寄存器输出Q3~Q0的状态(该状态可以通过发光二极管指示),并记录结果。 (3)数据的串行输入/串行输出。首先将寄存器清零,然后令RD=1,S1S0=01,使DSR=1,连续发4个时钟脉冲,观察寄存器输出Q0、Q1、Q2、Q3的变化,并记录;再将寄存器清零,然后令RD=1,S1S0=10,使DSL=1,再连续发4个时钟脉冲,再次观察寄存器输出Q0、Q1、Q2、Q3的变化,并记录。 (4)数据的保持。先给寄存器置入一个四位二进制数,例如1100,令RD=1,S1S0=00,然后连续发CP时钟脉冲,观察寄存器输出状态变化情况,并记录。 3. 移位寄存器74LS194构成环形计数器 利用74LS194构成的环形计数器电路如图3 所示。首先令,S1S0=11,CP输入单脉冲信号,使移位寄存器置数;然后使S1S0=01,CP依次输入单次脉冲或频率较低的TTL方波脉冲(0.1~0.5Hz),观察寄存器输出状态的循环过程,并记录。将CP脉冲改成10kHz的TTL方波信号,用示波器观察并记录CP、Q0~Q3的波形。 图3 4. 移位寄存器74LS194构成的扭环形计数器 74LS194构成的扭环形计数器电路如图4 所示。首先令RD=0,使寄存器清零;然后使RD=1,CP依次输入单次脉冲或频率较低的TTL方波脉冲(0.1~0.5Hz),观察寄存器输出状态的循环过程,并记录。将CP脉冲改成10kHz的TTL方波信号,用示波器观察并记录CP、Q0~Q3的波形。 图4 设计一彩灯控制器,要求8只彩灯(可以使用LED代 替)7暗1亮,且这盏亮的灯按一定节拍循环移动(假设 节拍时间为1s),另外要求这盏亮的灯右向循环移动10s 后,然后左向循环移动10s。试用74LS194、集成计数 器、集成门电路设计实现上述功能的电路,要求写出设 计过程,画出电路图,并进行实验验证。 五.提高实验内容 六. 创新实验内容 现代生活中需要变化更复杂、图案更多彩的彩灯控制方案,请你根据实际情况,设计一款控制8盏灯的控制器,要求有更多种的控制花样。
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