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实验七 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7－1所示。
图7－1 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 为右移串
0 1 2 3 0 1 2 3 R
行输入端，SL为左移串行输入端；S1、S0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Q→Q)，左移（方向
0 3
由Q→Q），保持及清零。
3 0
和S、S
和
1 0
C端的控制作用如表7－1。
输入输出功能CP
输
入
输
出
功能
CP
C
R
S
1
S
0
S
R
S
L
D
O
D
1
D
2
D
3
Q
0
Q
1
Q
2
Q
3
R
清除
×
0
×
×
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
送数
↑
1
1
1
×
×
a
b
c
d
a
b
c
d
保持
↑
1
0
0
×
×
×
×
×
×
保持
↓
1
×
×
×
×
×
×
×
×
右移↑10
右移
↑
1
0
1
D
SR
×
×
×
×
× D
SR
Q
0
Q
1
Q
2
左移
↑
×
D
1
1
0
D
S
SL
×
×
×
×
Q
1
Q
2
Q
3
L
Qn
0
Qn
1
Qn2
Qn
3
Qn
0
Qn
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7－2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＝
3 R 0 1 2 3
1000，则在时钟脉冲作用下QQQQ将依次变为0100→0010→0001→1000→……，如表
0 1 2 3
7－2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7－2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。
CPQ0Q1Q
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7－2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7－3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7－3 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。
0 1 7
Q是转换结束标志。当Q＝1时，S为0，使之成为SS＝01的串入右移工作方式，当Q
7 7 1 10 7
＝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转换成并行输出
1 10
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，寄存器执行
R10
R
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为与
0 7
此同时SS变为01，转换电路变为执行串入右移工作方式，串行输入数据由1片的S端加
10 R
O3d1d001111
O
3
d
1
d
0
0
1
1
1
1
1
右
移
4
5
d
2
d
d
1
d
0
0
d
3
2
d
1
d
0
1
0
1
1
1
1
1
1
操
作七
次
CP
Q
0
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
Q
5
Q
6
Q
7
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
d
0
1
1
1
1
1
1
6
d
4
d
3
d
2
d
1
d
0
0
1
1
7
d
5
d
4
d
3
d
2
d
1
d
0
0
1
8
d
6
d
5
d
4
d
3
d
2
d
1
d
0
0
9