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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、原理说明

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。按代码的移位方向可分为左移、右移和可逆移位寄存器，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又可分为：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8-3-3-1所示。

其中D、D 、D 、D为并行输入端；Q、Q、Q、Q为并行输出端；S 为右移串行输入

0 1 2 3 0 1 2 3 R

端，S为左移串行输入端；S、S 为操作模式控制端；C 为直接无条件清零端；

RL 1 0

R

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（方向由Q

0 3 3

→Q），保持及清零。

0

S、S和C端的控制作用如表8-3-3-1。

R1 0

R

输入输出功能CP清除×

输

入

输

出

功能

CP

清除

×

CR

0

S

1

S

0

×

×

S

R

×

S

L

D

O

D

1

D

2

D

3

Q

0

Q

1

Q

2

Q

3

×

×

×

×

×

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

左移

↑

1

1

0

×

D

SL

×

×

×

×

Q

1

Q

2

Q

3

D

SL

保持

↑

1

0

0

×

×

×

×

×

×

Qn

0

Qn

1

保持

↓

1

×

×

×

×

×

×

×

×

Qn

Qn

Qn2

Qn2

Qn

3

0

1

Qn2

Qn

3

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8-3-3-2所示，把输出端Q 和右移串行输入端S相连接，设初始状态QQQQ＝1000，

3 R 0123

则在时钟脉冲作用下QQQQ将依次变为0100→0010→0001→1000→……，如表10－2所示，

0123

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8-3-3

－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。其状态表如表8-3-3-2所示。

CPQ

CP

Q

0

Q

1

Q

2

Q

3

01

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

2

0

0

1

0

3

0

0

0

1

图8-3-3－2环形计数器

如果将输出QO与左移串行输入端SL相连接，即可达左移循环移位。

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8-3-3-3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8-3-3－3 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式。Q是转

0 1 7 7

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

7 1 10 7 1

有SS＝10，则串行送数结束，标志着串行输入的数据已转换成并行输出了。

10

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，寄存器执行并

R10

R

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与此同时

0 7

SS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S端加入。随着CP

10 R

脉冲的依次加入，输出状态的变化可列成表8-3-3-3所示。

由表8-3-3－3可见，右移操作七次之后，Q变为0，SS又变为11，说明串行输入结束。

7 10

这时，串行输入的数码已经转换成了并行输出了。

当再来一个CP脉冲时，电路又重新执行一次并行输入，为第二组串行数码转换作好了准备。

说明清零送数34

说明

清零送数

3

4

5

6

7

8

O

d

1

d

2

d

3

d

4

d

5

d

d

0

d

1

d

2

d

3

d

4

d

0

d

0

d

1

d

2

d

3

d

1

0

d

0

d

1

d

2

d

1

1

0

d

0

d

1

d

1

1

1

0

d

0

d

1

1

1

1