移位寄存器

移位寄存器及其应用 实验目的 掌握中规模4位双向寄存器逻辑功能及使用方法。 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。 实验原理 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，其逻辑符号及引脚图如图10—1所示。 图10-1 CC40194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；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。 CC40194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CR端的控制作用如表10—1 功能 输 入 输 出 CP CR S1 S0 SR SL D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 清零 × 0 × × × × × × × × 0 0 0 0 送数 ↑ 1 1 1 × × a b c d a b c d 右移 ↑ 1 0 1 DSR × × × × × DSR Q0 Q1 Q2 左移 ↑ 1 1 0 × DSL × × × × Q1 Q2 Q3 DSL 保持 ↑ 1 0 0 × × × × × × Qn0 Q1n Q2n Q3n 保持 ↓ 1 × × × × × × × × Q0n Q1n Q2n Q3n 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。 环行计数器 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 和右移串行输入端S 相连接，设初始状态Q0Q1Q2Q3=1000,则在时钟脉冲作用下Q0Q1Q2Q3将依次边为0100→0010→0001→1000→`````，如图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电路可以由各个输入端输出在时间上有先后顺序的脉冲，因此也可以作为顺序脉冲发生器。 表10-2 环形计数器 表10-2 CP Q0 Q1 Q2 Q3 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 2 0 0 1 0 3 0 0 0 1 如果将输出Q0与左移串行输出端SL相连接，既可达左移循环移位。 实现数据、并行转换器 串行∕并行转换器 串行∕并行转换器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CC401949（74LS194）四位双向移位句寄存器组成的七位串行∕并行数据转换电路。 图10-3 七位串行∕并行数据转器 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经换成并行输出了。 串行∕并行转换的具体过程如下： 转换前，CR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 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S端加入。随着CP脉冲的依次输入，输出状态的变化可列成表10-3所示。 表10-3 CP Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 说明 0 0 0 0 0 0 0 0 0 清零 1 0 1 1 1 1 1 1 1 送数 2 d0 0 1 1 1 1 1 1 右 移 操 作 七 次 3 d1 d0 0 1 1 1 1 1 4 d2 d1 d0 0 1 1 1 1 5 d3 d2 d1 d0 0 1 1 1 6 d4 d3 d2 d1 d0 0 1 1 7 d5 d4 d3 d2 d1 d0 0 1 8 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 0 9 0 1 1 1 1 1 1 1 送数 由表10-3可见，右移操作七次后，Q7变成0，S1S0又变成11，说明穿行输入结束。这时，串行输入的数码已经转换成了并行输出了。 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。 并行∕串行转换器 并行∕串行转换器是指并行输入的数码经转换电路之后，换成串行输出。 图10-4是用两片CC40194（74LS194）组成的七位并行∕串行转换电路，它比图10-3多了两只与非门G1和G2，电路工作方式同样为右移。 图10-4 七位并行∕串行转换器 寄存器清“0”后，加一个转换启动信号（负脉冲或低电平）。此时，由于方式控制S1S0为11，转换电路执行并行输入操作。当第一个CP脉冲到来后，Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7的状态为0D1D2D3D4D5D6D7，并行输入数码存入寄存器。从而使得G1输出为1，G2输出为0，结果，S1S2变为01，转换电路随着CP脉冲的加入，开始执行右移串行输出，随着CP脉冲的依次加入，输出状态依次右移，待右移操作七次后，Q0∽Q6的状态都为高电平1，与非门G1输出为低电平，G2门输出为高电平，S1S2又变为11，表示并行∕串行转换结束，且为第二次并行输入创造条件。转换过程如表10-4所示。 CP Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 串行输出 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 2 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 3 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 4 1 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 5 1 1 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 6 1 1 1 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 7 1 1 1 1 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 8 1 1 1 1 1 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 9 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 中规模集成移位寄存器，其位数往往以4位居多，当需要的位数多于4位时，可把几片移位寄存器用级连的方法来扩展位数。 三、实验设备及器件 1、+5V支流电源 2、 单次脉冲源 3、逻辑电平开关 4、逻辑电平显示器 5、CC40194×2（74LS194） CC4011（74LS00） CC4068（74LS30） 四、实验内容 1、测试CC40194（或74LS194）的逻辑功能 按图10-5接线 、S1、S0、SL、SR、D0、D1、D2、D3分别接至逻辑开关的输出插口：Q0. Q1. Q2 Q3接至逻辑电平显示输入插口。CP 端接单次脉冲源。按表10-5所规定的输入状态，逐项进行测试。 图10-5 CC40194逻辑功能测试 （1）清除：令 =0，其它输入均为任意态，这时寄存器输出Q0、 Q1、 Q2 、Q3应均为0。清除后，至 =1。 （2）送数：令 =S1=S0=1 ，送入任意4位二进制数，如D0、D1、D2、D3=abcd，加CP脉冲，观察CP=0、CP由1→0、三种情况下寄存器输出状态的变化，观察寄存输出状态变化是否发生在CP脉冲的上升沿。 （3）右移：清零后，令 =1， S1=0 S0=1，由右移输入端SR送入二进制数码如0100，由CP端连续加4个脉冲，观察输出情况， 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 之。 （4）左移：先清零或予至，再令 =1 S1=1，S0=0，由左移 输入端SL送入二进制数码如1111，连续加四个CP脉冲，观察输出端情况，记录之。 （5）保持：寄存器予置任意4位二进制数码abcd，令 =1，S1=S0=0，加CP脉冲，观察寄存器输出状态，记录之。 2、环形计数器 自拟实验路用并行送数法予置寄存器为某二进制数码（如0100），然后进行右移循环，观察寄存器输出端状态的变化，记入表10-6中。 表10-5 清除 模 式 时钟 串 行 输 入 输 出 功能总结 CR S1 S0 CP SL SR D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 0 × × × × × × × × × 1 1 1 ↑ × × a b c d 1 0 1 ↑ × 0 × × × × 1 0 1 ↑ × 1 × × × × 1 0 1 ↑ × 0 × × × × 1 0 1 ↑ × 0 × × × × 1 1 0 ↑ 1 × × × × × 1 1 0 ↑ 1 × × × × × 1 1 0 ↑ 1 × × × × × 1 1 0 ↑ 1 × × × × × 1 0 0 ↑ × × × × × × 表10-6 CP Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 1 0 0 1 2 3 4 3、实现数据的串、并行转换 （1）串行输入、并行输出 按图10-3接线，进行右移串入、并出实验，串入数码自定；改接线路用左移方式实现并行输出。自拟表格，记录之。 （2）并行输入、串行输出 按图10-4接线，进行右移并入、串出实验，并入数码自定。再改接线路用左移方式实现串行输出。自拟表格，记录之。 五、实验预习要求 1、复习有关寄存器及串行，并行转换器有关内容。 2、查阅CC40194、CC4011及 CC4068逻辑线路。熟悉其逻辑功能及引脚排列。 3、在对CC40194进行送数后，若要使用输出狻改成另外的数码，是否一定要使寄存器清零？ 4、使寄存器 清零，除采用 输入低电平外，可否采用右移或左移的方法？可否使用并行送数法？若可行，如何进行操作？ 5、若进行循环左移，图10-4接线应如何改接 ？ 6、画出用两片CC40194构成的七位左移串/并喊个转换器接线路。 7、画出用两片CC40194构成的七位左移并/串行转换器线路。 六、实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 1、 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表10-4的实验结果，总结移位寄存器CC40194的逻辑功能并写入表格功能总结一栏中。 2、根据实验内容2的结果，画出4位环形计数器的状态转换图及波形图。 3、分析串/并、并/串转换器所得结果的正确性。