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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，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
S、S和C端的控制作用如表10－1。
R1 0
R
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
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
×
×
×
×
×
D
Q
Q
Q
SR
SR
0
1
2
左移
↑
1
1
0
×
D
×
×
×
×
Q
Q
Q
D
SL
1
2
3
SL
保持↑
保持
↑
1
0
0
×
×
×
×
×
×
保持
↓
1
×
×
×
×
×
×
×
×
Qn
Qn
Qn
Qn
0
1
2
3
Qn
Qn
Qn
Qn
0
1
2
3
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
＝1000，则在时钟脉冲作用下QQQQ将依次变为0100→0010→0001→1000
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。
CP
表10－3
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
0
1
2
3
4
5
6
7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
2
d
0
1
1
1
1
1
1
3
O
d
d
0
1
1
1
1
1
1
0
4
d
d
d
0
1
1
1
1
5
2
d
1
d
0
d
d
0
1
1
1
3
2
1
0
6
d
d
d
d
d
0
1
1