實(shí)驗(yàn)九移位寄存器及其應(yīng)用.ppt

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實(shí)驗(yàn)九移位寄存器及其應(yīng)用,1.掌握中規(guī)模集成移位寄存器74LS194的邏輯功能及測試方法。2.用74LS194設(shè)計任意模值的扭環(huán)計數(shù)器的方法3、了解移位寄存器的使用—實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行，并行轉(zhuǎn)換和構(gòu)成環(huán)形計數(shù)器。,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅?二、實(shí)驗(yàn)原理：,1.移位寄存器：在數(shù)字系統(tǒng)中能寄存二進(jìn)制信息，并進(jìn)行移位的邏輯部件稱為移位寄存器。2.集成移位寄存器74LS194功能：具有左移位、右移位、清零、數(shù)據(jù)并入/并出、并入/串出等多種功能。,,邏輯符號,QuartusII軟件提供的74194邏輯符號,SLSI:左移輸入端SL或DLSLSI:右移輸入端SR或DRCLRN:,3.移位寄存器的應(yīng)用：(1)構(gòu)成環(huán)形計數(shù)器,(2)構(gòu)成扭環(huán)形計數(shù)器,,,,1、測試74LS194的邏輯功能2、移位寄存器構(gòu)成的移位型計數(shù)器（1）環(huán)形計數(shù)器（2）扭環(huán)形計數(shù)器3、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串、并轉(zhuǎn)換（1）串行/并行轉(zhuǎn)換器（2）并行/串行轉(zhuǎn)換器,三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：,四、實(shí)驗(yàn)步驟,1、測試74LS194的邏輯功能:設(shè)計74LS194文件，下載到芯片后，、S1、S0、SL、SR、D0、D1、D2、D3、D4分別接至邏輯電平開關(guān)的輸出插孔；Q0、Q1、Q2、Q3分別接至邏輯電平顯示插孔。CP接單次脈沖源，測試74LS194的邏輯功能。,,,（1）環(huán)形計數(shù)器下圖是用74194構(gòu)成的環(huán)形計數(shù)器的邏輯圖。當(dāng)正脈沖起動信號START到來時，使S1S0=11，從而不論移位寄存器74194的原狀態(tài)如何，在CP作用下總是執(zhí)行置數(shù)操作使Q0Q1Q2Q3=1000。當(dāng)START由1變0之后，S1S0=01，在CP作用下移位寄存器進(jìn)行右移操作。在第四個CP到來之前Q0Q1Q2Q3=0001。這樣在第四個CP到來時，由于DSR=Q3=1，故在此CP作用下Q0Q1Q2Q3=1000?？梢娫撚嫈?shù)器共4個狀態(tài)，為模4計數(shù)器。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出該環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)圖。,2、移位寄存器構(gòu)成的移位型計數(shù)器,,（2）扭環(huán)形計數(shù)器為了增加有效計數(shù)狀態(tài)，擴(kuò)大計數(shù)器的模，將上述接成右移寄存器的74194的末級輸出Q3反相后，接到串行輸入端DSR，就構(gòu)成了扭環(huán)形計數(shù)器，如下圖所示，該電路有8個計數(shù)狀態(tài)，為模8計數(shù)器。一般來說，N位移位寄存器可以組成模2N的扭環(huán)形計數(shù)器，只需將末級輸出反相后，接到串行輸入端。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出該扭環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)圖。,,3、串行/并行轉(zhuǎn)換器（1）串行/并行轉(zhuǎn)換是指串行輸入的數(shù)據(jù)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路之后變成并行輸出。下面是用兩片74LS194構(gòu)成的七位串行/并行轉(zhuǎn)換電路。,,設(shè)計文件時，需要引腳分配端口是上圖中的“接地”、“1”、“串行輸入”、“Q0……Q7”、“CP”。其余直接連好電路。實(shí)驗(yàn)時自行設(shè)置一組七位代碼從“串行輸入”端口每個CP信號輸入一個數(shù),,（2）并行/串行轉(zhuǎn)換是指并行輸入的數(shù)據(jù)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路之后變成串行輸出。下面是用兩片74LS194構(gòu)成的七位并行/串行轉(zhuǎn)換電路，與上圖相比，它多了兩個與非門，而且還多了一個轉(zhuǎn)換啟動信號（負(fù)脈沖或低電平），工作方式同樣為右移。,,五、實(shí)驗(yàn)報告要求,1、使寄存器清零，除了采用輸入低電平的方法外，可否通過左移或右移的方法來實(shí)現(xiàn)？可否使用并行送數(shù)法？若可行，如何進(jìn)行操作?2、在對CC40194進(jìn)行送數(shù)后，若要使輸出端改為另外的代碼，是否一定要使寄存器清零？3、若要進(jìn)行循環(huán)左移，圖9-3、9-4接線應(yīng)如何修改？4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出4位環(huán)形計數(shù)器和4位扭環(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。7、分析串/并轉(zhuǎn)換器、并/串行轉(zhuǎn)換器電路所得結(jié)果的正確性。,用雙向移位寄存器74LS194組成節(jié)日彩燈控制電路,,,,,Q=1時LED亮,1k?,二極管,發(fā)光,LED,+5V,S1=1,S0=1置數(shù)控制,S1=0,S0=1右移控制,趣味實(shí)驗(yàn),5.移位寄存器及其應(yīng)用,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握中規(guī)模4位雙向移位寄存器邏輯功能及使用方法。2、熟悉移位寄存器的應(yīng)用—實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行、并行轉(zhuǎn)換和構(gòu)成環(huán)行計數(shù)器。,二、實(shí)驗(yàn)原理寄存器是計算機(jī)和其他數(shù)字系統(tǒng)中用來存儲代碼或數(shù)據(jù)的邏輯部件。它的主要組成部分是觸發(fā)器。一個觸發(fā)器能存儲1位二進(jìn)制代碼，所以要存儲n位二進(jìn)制代碼的寄存器就需要用n個觸發(fā)器組成。把若干個觸發(fā)器串接起來，就可以構(gòu)成一個移位寄存器。移位寄存器是一個具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的稱為雙向移位寄存器，只需要改變左、右移的控制信號便可實(shí)現(xiàn)雙向移位要求。根據(jù)移位寄存器存取信息的方式不同分為：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四種形式。本實(shí)驗(yàn)選用的4位雙向通用移位寄存器，型號為74LS194，其引腳排列如圖5-1所示。,集成移位寄存器74LS194由4個RS觸發(fā)器及它們的輸入控制電路組成。D0、D1、D2、D3為并行輸入端；Q0、Q1、Q2、Q3、為并行輸出端；DSR為右移串行輸入端；DSL為左移串行輸入端；S0、S1為操作模式控制端；CR為直接無條件清零端；CP為時鐘脈沖輸入端。,,74LS194有5種不同操作模式：即并行送數(shù)寄存，右移（方向由Q0Q3），左移（方向由Q3Q0），保持及清零。,,,S1、S2端的控制作用如表5-1。移位寄存器應(yīng)用很廣，本次實(shí)驗(yàn)主要研究移位寄存器用作環(huán)形計數(shù)器和數(shù)據(jù)的串、并行轉(zhuǎn)換。,（1）環(huán)形計數(shù)器有時要求在移位過程中數(shù)據(jù)不要丟失，仍然保持在寄存器中。此時，只要將移位寄存器的最高位的輸出接至最低位的輸入端，即將移位寄存器的首尾相連就可實(shí)現(xiàn)上述功能。這種寄存器稱為循環(huán)移位寄存器，它也可以作為計數(shù)器用，稱為環(huán)形計數(shù)器。如圖5-2所示，把輸出端Q3和右移串行輸入端DSR相連接，,設(shè)初始狀態(tài)Q0Q1Q2Q3=1000，則在時鐘脈沖作用下Q0Q1Q2Q3將依次變?yōu)?100001000011000-----,,,,,圖5-2電路可以由各個輸出端輸出在時間上有先后順序的脈沖,因此也可作為順序脈沖發(fā)生器。如果將輸出Q0與左移串行輸入端DSR相連接，即可達(dá)到左移循環(huán)移位。,（2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串、并行轉(zhuǎn)換串行/并行轉(zhuǎn)換器：串行/并行轉(zhuǎn)換是指串行輸入的數(shù)碼，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路之后變換成并行輸出。圖5-3是用兩片74LS194四位雙向移位寄存器組成的七位串/并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路。,電路中S0端接高電平1，S1受Q7控制，二片寄存器連接成串行輸入右移工作模式。Q7是轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志。當(dāng)Q7=1時，S1為0，使之成為S1S0=01的串入右移工作方式，當(dāng)Q7=0時，S1=1，有S1S0=11，則串行送數(shù)結(jié)束，標(biāo)志著串行輸入的數(shù)據(jù)已經(jīng)轉(zhuǎn)換成并行輸出了。,0,全0,1,11,?,01111111,01,串入右移工作方式,串入數(shù)據(jù)輸入端,串行/并行轉(zhuǎn)換的具體過程如下：轉(zhuǎn)換前，CR端加低電平，使寄存器的內(nèi)容清零，此時S1S0=11，寄存器執(zhí)行并行輸入工作方式。當(dāng)?shù)谝粋€CP脈沖到來后，寄存器的輸出狀態(tài)Q0~Q7為01111111，與此同時S1S0變?yōu)?1，轉(zhuǎn)換電路變?yōu)閳?zhí)行串入右移工作方式，串行輸入數(shù)據(jù)由1片的DSR端加入。隨著CP脈沖的依次加入，輸出狀態(tài)的變化可列成表5-3所示。,,由表5-3可見，右移操作七次后，Q7變?yōu)?，S1S0又變?yōu)?1，說明串行輸入結(jié)束。這時，串行輸入的數(shù)碼已經(jīng)轉(zhuǎn)換成了并行輸出了。,三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、測試74LS194的邏輯功能先在紙上畫出連線圖，然后在實(shí)驗(yàn)箱上連線，檢查無誤后，按講義P69頁表2.11.4所規(guī)定的輸入狀態(tài)，逐項(xiàng)進(jìn)行測試。2、環(huán)形計數(shù)器自擬實(shí)驗(yàn)線路，用并行送數(shù)法予置寄存器為某二進(jìn)制數(shù)碼（0100），然后進(jìn)行右移循環(huán)，觀察寄存器輸出狀態(tài)的變化，記入表5-4中。,3、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串、并行轉(zhuǎn)換（1）串行輸入、并行輸出按圖5-3接線，進(jìn)行右移串入、并出實(shí)驗(yàn)，串入數(shù)碼自定，自擬表格記錄之。（2）改接線路用左移串入方式實(shí)現(xiàn)并行輸出。自擬表格記錄之。,