數字電路實驗6移位寄存器的應用.doc

《數字電路實驗6移位寄存器的應用.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《數字電路實驗6移位寄存器的應用.doc（8頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

實 驗 報 告 課程名稱： 數字電路實驗 第 6 次實驗 實驗名稱： 移位寄存器的應用 實驗時間： 2012 年 5 月 7 日 實驗地點： 組號 學號： 姓名： 指導教師： 評定成績： 實驗六 移位寄存器應用 一、實驗目的： 1．了解寄存器的基本結構。 2．掌握74LS194移位寄存器的邏輯功能。 3．學習中規(guī)模移位寄存器的應用。 二、實驗儀器： 序號 儀器或器件名稱 型號或規(guī)格 數量 1 邏輯實驗箱 1 2 萬用表 1 3 雙蹤示波器 1 4 74LS194 1 5 74LS112 1 6 74LS04 1 7 74LS00 1 8 74LS86 1 9 74LS10 1 三、實驗原理： 數據的存儲和移動是數字信號的一種常見運作，能實現這種動作的是數據寄存器和移位寄存器，它們同計數器一樣也是數字電路中不可缺少的基本邏輯器件。數據寄存器有兩類結構，一類是由多個鐘控D鎖存器組成的，另一類是由多個鐘控D觸發(fā)器組成的。數據寄存器的數據的輸入和輸出都是并行的。移位寄存器的結構也是由多個觸發(fā)器級聯的，其數據不僅可以存儲，還可以左移或右移。移位寄存器的數據的輸入和輸出都有串行和并行之分，數據的動作受公共時鐘信號的控制，也就是同步工作的。 4位雙向移位寄存器74LS194A為TTL雙極型數字集成邏輯電路，外形為雙列直插，它具有清除、左移、右移、并行送數和保持等多種功能，是一種功能比較全的中規(guī)模移位寄存器，圖6-1是引腳排列圖，邏輯符號如圖6-2所示，74LS194A的功能表見表6-1。 表6-1 74LS194A 4位雙向移位寄存器功能表 功能 M1 M0 CP RD DR d1 d2 d3 d4 DL Q1n+1 Q2n+1 Q3n+1 Q4n+1 清零 ― ― ― 0 ― ― ― ― ― ― 0 0 0 0 預置 1 1 ↑ 1 ― d1 d2 d3 d4 ― d1 d2 d3 d4 右移 0 1 ↑ 1 dR ― ― ― ― ― dR d1 d2 d3 左移 1 0 ↑ 1 ― ― ― ― ― dL d2 d3 d4 dL 保持 0 0 ― 1 ― ― ― ― ― ― Q1n Q2n Q3n Q4n 移位寄存器的最直接應用是數據的串/并轉換，圖6-3和圖6-4就是簡單的實例。在圖6-3中M1M0=01，表示數據可以右移，首先清零端輸入一個負脈沖，使Q1Q2Q3Q4=0，在單脈沖CP的作用下，右移輸入端DR依次串入數據，4個CP后就可在4個輸出端Q1Q2Q3Q4得到并行數據。在圖6-4中首先M1M0=11，在單脈沖CP的作用下，4位數據并行輸入到移存器，然后使M1M0=10，表示數據可以左移，左移輸入端DL=1時，在單脈沖CP的作用下，數據依次從Q1端輸出，空缺位被1（DL）填補。4個CP后，原4位并入的數據全被移出，這時候Q1Q2Q3Q4=1111。 如果把移位寄存器的輸出以一定方式饋送到串行輸入端，則可以得到電路連接簡單、編碼別具特色、用途極為廣泛的移位寄存器型計數器。利用74LS194，把Q4接到DR端，即可得到模為4的環(huán)形計數器（不能自啟動），見圖6-5；把Q4通過一個非門接到DR端，即可得到模為8的扭環(huán)計數器（不能自啟動），見圖6-6。Q輸出通過不同的組合電路接到DR端還可得到不同模值的移位計數器或偽隨機序列發(fā)生器。 四、實驗內容： 1．數據的存儲和移動 （1）用一片74LS194及適當門電路實現四位串/并轉換，記錄結果。 步驟：器件初態(tài)清零，先使Q1Q2Q3Q4=0，輸出Q1Q2Q3Q4接指示燈，用單脈沖作CP，用一個開關依次串入數據至DR，一個數據一個CP。右移 令DR=1010 1110 00，記錄結果：（10個CP） CP Q1 Q2 Q3 Q4 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 2 1 0 1 0 3 0 1 0 1 4 1 0 1 0 5 1 1 0 1 6 1 1 1 0 7 0 1 1 1 8 0 0 1 1 9 0 0 0 1 10 （2）用一片74LS194及適當門電路實現四位并/串轉換，記錄結果。 步驟：器件DL=1，Q1接指示燈，先并行輸入數據d1d2d3d4，然后使器件工作在左移狀態(tài)，用單脈沖作CP，每輸入一個CP觀察輸出結果。設有兩組4位數據1010 及1110。 記錄結果：（注意第二組數據輸入的時間及第9、10個CP的輸出） CP Q1 Q2 Q3 Q4 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 2 1 0 1 1 3 0 1 1 1 4 1 1 1 1 5 1 1 1 0 6 1 1 0 1 7 1 0 1 1 8 0 1 1 1 9 1 1 1 1 10 2．移位計數器 （1）用一片74LS194及適當門實現偽隨機序列，見圖6-7。 步驟：器件初態(tài)清零，先使Q1Q2Q3Q4=1，輸出Q1Q2Q3Q4接指示燈，記錄指示燈結果： CP Q1 Q2 Q3 Q4 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 2 1 0 1 1 3 0 1 0 1 4 1 0 1 0 5 1 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 0 1 1 8 1 0 0 1 9 0 1 0 0 10 0 0 1 0 11 0 0 0 1 12 1 0 0 0 13 1 1 0 0 14 1 1 1 0 15 1 1 1 1 16 0 1 1 1 （2）用一片74LS194及適當門實現M=5的計數器，記錄指示燈結果。參考設計過程如下，得到圖6-8： 五、實驗思考： 1．用74LS194實現四位并/串轉換需要幾個CP才能完成？ 答：5個 2．用74LS194實現M=5的計數器有幾個無效狀態(tài)，怎樣實現自啟動？ 答：11個。 以實驗2（1）為例。采用把所有無效狀態(tài)的次態(tài)都置為初始狀態(tài)的方法。如實驗2（1）中的表格數據，則從接收到第5個（含）CP之后的次態(tài)都置為Q1Q2Q3Q4=1。做出列表： M1： Q3Q4 Q1Q2 00 01 11 10 00 1 1 1 1 01 1 0 0 1 11 1 1 0 1 10 1 1 0 0 由列表繪制卡諾圖，先把M0和D0D1D2D3置為1，然后利用相應的門電路，使得當出現任何無效狀態(tài)時，M1的值都變?yōu)?，從而芯片進入并入狀態(tài)，回到初始的1111；而出現正常狀態(tài)時，M1的值均為0，正常計數。 電路圖如下： 74194