1实验七 移位寄存器及其应用一、实验目的1. 熟悉移位寄存器的工作原理和特点；2. 熟悉 74LS194 双向移位寄存器的使用方法，并验证其基本功能； 3. 掌握双向移位寄存器的基本应用。二、预习要求1. 复习有关寄存器和移位寄存器的章节；2. 按实验内容的要求，做好实验预习报告，画好实验线路图和记录表格。三、实验设备与器件1. TDN-DS 数字逻辑电路/ 数字系统设计教学实验系统。2. 双向移位寄存器，型号为 74LS194；3. 数字万用表，连接导线若干。四、实验的原理1) 移位寄存器的定义具有移位逻辑功能的寄存器称为移位寄存器。移位功能是每位触发器的输出与下一级触发器的输入相连而成。2) 双向移位寄存器的逻辑功能移位寄存器在应用中需要左移、右移保持、并行输入输出或串行输入输出等多种功能。具有上述多种功能的移位寄存器称为多功能的双向移位寄存器。如中规模集成电路 74LS194 就是具有左、右移位、清零、数据并入/并出或串出等多种功能的移位寄存器。它的管脚排列见图 7-1，逻辑功能表见表 7-1。 M01CPQ3210VCGNDSL3210DSR74956856图 7-1 74LS194 外引脚排列图由表 7-1 可见，74LS194 具有如下功能：（1） 清零。当 =0 时，不管其它输入为何态，输出为全 0 状态；CR（2） 保持。CP=0， 1 时，其它输入为任意状态，输出状态保持；或者 1，M 1、M 2 均为CR0，其它输入为任意状态，输出状态也为保持；2（3） 置数。 1，M 1= M01，在 CP 脉冲上升沿时，将输入端的数据 D0、D 1、D 2、D 3 置入CRQ0、Q 1、Q 2、Q 3 中并寄存；（4） 右移。 1，M 1=0，M 01，在 CP 脉冲上升沿时，实现右移操作，此时输入数据 DSR 向右移位；（5） 左移。 1，M 1=1，M 00，在 CP 脉冲上升沿时，实现左移操作，此时输入数据 DSL 向左移位；表 7-1 74LS194 逻辑功能表输 入 输 出功能CR M1 M0 CP DSR DSL D0 D1 D2 D3 10nQ12n3清除 0 0 0 0 01 0保持1 0 0 保持置数 1 1 1 d0 d1 d2 d3 d0 d1 d2 d31 0 1 1 1 nQn右移1 0 1 0 0 121 1 0 1 1n23n1左移1 1 0 0 03) 移位寄存器的应用移位寄存器可以起到多方面的作用，可以存贮或延迟输入、输出信息，也可以用来把串行的二进制数转换为并行的二进制数（串并转换）或相反（并串转换） 。在计算机电路中，还可以应用移位寄存器来实现二进制的乘 2 和除 2 功能。在具体独立应用方面，移位寄存器不单可做成可编程的分频器、串行加法器、串行累加器和序列号发生器（见书上 P229） ，而且还可以用来构成计数器，这是工程中经常用到的。以 74LS194 双向移位寄存器为例，74LS194 可构成环形计数器、扭环形计数器和自启动的扭环形计数器。五、实验的步骤 集成移位寄存器基本功能验证。将 74LS194 插入实验箱中，并按图 7-2 进行接线。接线完毕后，接通电源，即可进行 74LS194双向移位寄存器的功能验证。 清零。将复位开关 K3 置 0，使 =0，通过观察 LED 灯的亮、灭情况，记录有关实验数据。CR=0 时， 74LS194 输出为：Q 0Q1Q2Q3= 。CR 保持。使 =1，CP0，拨动逻辑开关 K1 和 K2，输出状态不变。或者使 =1，M 1 和 M0 都CR为 0（即 K1 和 K2 都为 0） ，按动单次脉冲，这时输出状态仍不变。 置数。使 =1， M1=M0=1，数据开关置为 0101，按动单次脉冲，这时数据 0101 存入Q0Q1Q2Q3 中。根据 LED 发光二极管的状态，记录 Q0Q1Q2Q3 ；变换数据开关的输出为31011，再按动单次脉冲，根据 LED 发光二极管的状态，记录 Q0Q1Q2Q3 。k3210数 据 开 关 K123单 次 脉 冲5V164321987654LSED清 零C0PM0GNR图 7-2 74LS194 双向移位寄存器实验接线图 右移。把 Q3 接到 DSR，按中的方法先置入数据 0001（这时=1， M1=M0=1，D 0D1D2D3=0001） ，再置 M1=0，M 0=1，为右移方式，输入单次脉冲，移位寄存CR器在 CP 上升沿时实现右移操作。记录移位的情况：表 7-2 预置数据 0001 时的右移实验数据记录输入单次脉冲数 1 2 3 4输出状态 Q0Q1Q2Q3 左移。 将 Q3接到 DSR的线断开，而把 Q0连到左移输入 DSL端，其余方法同上述右移，即按中的方法先置入数据 0001（这时 =1，M 1=M0=1，D 0D1D2D3=0001） ，再置 M1=1，M 0=0，为左移CR方式，输入单次脉冲，移位寄存器在 CP 上升沿时实现左移操作。记录移位的情况：表 7-2 预置数据 0001 时的右移实验数据记录输入单次脉冲数 1 2 3 4输出状态 Q0Q1Q2Q3 集成移位寄存器的应用。按图 7-3 接线，Q A、Q B、Q C 和 QD 分别接 4 只 LED 发光二极管，D SR 与 Q3 相连，D 0D3 接数据开关，M 1、M 0 和 分别接逻辑开关，CP 接单次脉冲，16 脚接+5V，8 脚接地。令R=1， M1=M0=1，D 0D1D2D3=1000，记录此时的 QAQBQCQD= ，CR再置 M1=0，M 0=1，为右移方式，输入单次脉冲，移位寄存器在 CP 上升沿时实现右移操作。记录移位的情况：表 7-2 预置数据 1000 时的右移实验数据记录输入单次脉冲数 1 2 3 4 5 6 7 8输出状态 QAQBQCQD4QDCBALE预 置72190865431VPSLR02M图 7-3 74LS194 双向移位寄存器构成环形计数器的接线图实验结果分析和结论：六、思考题1) 举例说明双向移位寄存器的应用。2) 根据图 7-4，从清零开始，画出图中计数器的状态图，并分析图中与非门在 74LS194 形成自启动扭环模 13 计数器中的作用。 6543172CPQHGFE12345VVQDCBA7688清 零09910LS（ 左 ）023MRRSLP0DCR（ 右 ）图 7-4 74LS194 构成自启动扭环形计数器七、实验报告要求1. 实验目的；2. 实验设备与采用的元器件；3. 实验的实际电路接线图与相关的实验数据；4. 实验的结论；5. 思考题解答。