实验七 移位寄存器及其应用.docx

实验六 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、并行转换和构成环形计数器。

二、实验原理

1、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CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图10－1所示。

图10－1 CC40194的逻辑符号及引脚功能

其中D、D、D 、D为并行输入端；Q、Q、Q、Q为并行输出端；S为右

0 1 2 3 0 1 2 3 R

移串行输入端，S为左移串行输入端；S、S为操作模式控制端；C 为直接无

RL 1 0

R

条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。

CC40194有5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移(方向由Q→Q)，左移

0 3

（方向由Q→Q），保持及清零。

3 0

S1、S0和CR端的控制作用如表10－1。

输入

输

入

输

出

功能

CP

CR

S

1

S

0

S

R

S

L

D

O

D

1

D

2

D

3

Q

0

Q

1

Q

2

Q

3

左移

↑

1

1

0

×

D

SL

×

×

×

×

保持

↑

1

0

0

×

×

×

×

×

×

Qn

0

Qn

1

Qn2

Qn

3

保持

↓

1

×

×

×

×

×

×

×

×

Qn

0

Qn

1

Qn2

Qn

3

清除

×

0

×

×

×

×

×

×

×

×

0

0

0

0

送数

↑

1

1

1

×

×

a

b

c

d

a

b

c

d

右移

↑

1

0

1

D

SR

×

×

×

×

×

D

SR

Q

0

Q

1

Q

2

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；可用作数据转换，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。

环形计数器

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，

如图10－2所示，把输出端Q

3

和右移串行输入端S

R

相连接，设初始状态Q

0

QQQ

123

Q1Q2Q3DSL＝1000，则在时钟脉冲作用下Q

Q

1

Q

2

Q

3

D

SL

0123

如表10－2所示，可见它是一个具有四个有效状态的计数器，这种类型的计数器通常称为环形计数器。图10－2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。

CPQ0

CP

Q

0

Q

1

Q

2

Q

3

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

2

0

0

1

0

3

0

0

0

1

图10－2

环形计数器

如果将输出Q与左移串行输入端S相连接，即可达左移循环移位。

O L

实现数据串、并行转换

①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10－3是用二片CC40194（74LS194）四位双向移位寄存器组成的七位串/并行数

据转换电路。

图10－3 七位串行/并行转换器

电路中S端接高电平1，S受Q控制，二片寄存器连接成串行输入右移工作模

0 1 7

式。Q是转换结束标志。当Q＝1时，S为0，使之成为SS＝01的串入右移工作方

7 7 1 10

式，当Q＝0时，S＝1，有SS＝10，则串行送数结束，标志着串行输入的数据已

7 1 10

转换成并行输出了。

串行/并行转换的具体过程如下：

转换前，C 端加低电平，使1、2两片寄存器的内容清0，此时SS＝11，寄

R10

R

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Q～Q

0 7

与此同时SS变为01，转换电路变为执行串入右移工作方式，串行

10

输入数据由1片的S端加入。随着CP脉冲的依次加入，输出状态的变化可列成表

R

10-3所示。

CPQ

CP

Q

0

Q

1

Q

2

Q

3

Q

4

Q

5

Q

6

Q

7

说明

清零送数

右

4

5

6

7

8

9

1

d

2

d

3

d

4

d

5

d

6

0

0

d

1

d

2

d

3

d

4

d

5

1

d

ddd

d

0

1

2

3

移

操作七次

4

1

0

d

0

d

1

d

2

d

3

1

1

0

d

0

d

1

d

2

1

1

1

0

d

0

d

1

1

1

1

1

0

d

0

1

1

1

1

1

0

1

送数