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，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 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；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和端的控制作用如表10－1。 表10－1 功能 输 入 输 出 CP S1 S0 SR SL DO D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 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 DSR × × × × × DSR Q0 Q1 Q2 左移 ↑ 1 1 0 × DSL × × × × Q1 Q2 Q3 DSL 保持 ↑ 1 0 0 × × × × × × 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10－2 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 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10－3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脉冲的依次加入，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 dO 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