实验五移位寄存器及其应用.doc

实验五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,40194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10-1CC40194的逻辑符号及引脚功能其中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;S1、S0为操作模式控制端;为直接无条件清零端;40194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和端的控制作用如表10-1。表10-1功能输入输出CPS1S0SRSLDOD1D2D3Q0Q1Q2Q3清除×0××××××××0000送数↑111××abcdabcd右移↑101DSR×××××DSRQ0Q1Q2左移↑110×DSL××××Q1Q2Q3DSL保持↑100××××××保持↓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Q3和右移串行输入端SR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→……,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。表10-2CPQ0Q1Q2Q301000101002001030001图10-2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。(2)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10-40194(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=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。串行/并行转换的具体过程如下:转换前,端加低电平,使1、2两片寄存器的内容清0,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为01111111,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SR端加入。随着CP脉冲的