实验七  移位寄存器及其应用

一、 实验目的

1.移位寄存器74LS194的逻辑功能及使用方法；

2.熟悉4位移位寄存器的应用。

二、实验预习要求

1.了解74LS194的逻辑功能；

2.用4位移位寄存器构成8位移位寄存器；

3.了解移位寄存器构成环形计数器的方法。

三、实验原理

1. 移位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。74 LS194是一个4位双向移位寄存器，最高时钟脉冲为36MHz，其逻辑符号及引脚排列如附录所示。其中：D₀～D₁为并行输入端；Q₀～Q₃为并行输出端；S_R－右移串引输入端；S_L－左移串引输入端；S₁、S₀－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。

2．用74LS194构成8位移位寄存器

电路如图实验7.1所示,将芯片（1）的Q₃接至芯片（2）的S₃，将芯片(2）的Q₄接至芯片(1）的S₁即可构成8为移位寄存器。注意：端必须正确连接。

3. 74LS194构成环形移位寄存器

把移位寄存器输出反馈到其串行输入端，可进行循环移位，如图实验7.2所示。设初态为Q₃Q₂Q₁Q₀=1000，则在CP作用下，模式设为右移，输出状态依次为1000→0100→0010→0001→1000.

四、实验仪器设备

1.TPE－ADⅡ数字实验箱          1台

2.四位双向移位寄存器74LS194    2片

3. 四两输入集成与非门74LS00    1片

五、实验内容及方法

1. 测试74LS194（或CC40194）的逻辑功能

参附录接线， 、S₁、S₀、S_L、S_R、D₃、D₂、D₁、D₀分别接逻辑电平开关输出插孔；Q₃、Q₂、Q₁、Q₀用LED电平显示，CP接单脉冲源输出插孔。按表实验7.1进行逐项对比测试。

表实验7.1  74LS194工作状态表

（1）清零：令 =0，此时Q₃Q₂Q₁Q₀=0000。之后置=1

（2）送数：令 =S₁=S₀=1，D₃D₂D₁D₀=0101，加CP脉冲，观察CP=0、CP由 0→1、CP由1→0，三种情况下寄存器输出状态的变化。结果应该是输出状态的变化应发生在CP的上升沿。

（3）右移：令=1，S₁=0，S₀=1，由右移输入端SR送入二进制码0100，由CP端加入4个单脉冲信号，观察输出情况。

输出情况：

       

（4）左移：先清零或预置，再令 =1，S₁=1，S₀=0，从S_L送入1010；连续输入4个CP脉冲，观察输出情况。

输出情况：

       

（5）保持：令=1，S₁=S₀=0，加CP脉冲，观察寄存器的输出状态是否变化。

答：没有发生变化。

2．8位移位寄存器

（1）参照图实验7.2连接电路， Q₀～Q₇用LED显示；

（2）用并行送数法预置寄存器为某一个二进制数码（如:= 1，S₁=S₀=1，送11）；

（3）设定S₁S₀移位模式（S₁S₀=01右移），用单脉冲源依次输入CP脉冲，观察Q₀～Q₇的变化情况。

变化情况：

从左到右顺序：低位高位

0000 10111000 01011100 00101110 00001111 00001111 1001111 11001111 11101111 11111111 1111

功能分析：

    移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下一次逐位右移或左移，数据既可以并行输入、并行输出，也可以串行输入、串行输出，还可以并行输入、串行输出，串行输入、并行输出，十分灵活，用途也很广。

   

    3．环型计数器

  （1）参照图实验7.2连接电路， Q₀～Q₃用LED显示；

（2）参照实验内容2进行，观察输出状态的变化情况。

变化情况：

         1000—>0100—>0010—>0001

六、实验报告

1.总结74LS194的逻辑功能；

答：

（1）寄存器具有左 /右移位,串/并行输入，串/并行输出以及预置和清零的功能。

（2）清零：/CR=0时，输出全部清为0；

（3）送数：当/CR=1，S1=S0=1，加上CP脉冲。当输出脉冲为上升沿时，把已输入的数送到输出端。

（4）右移：/CR=1,S1=0,S0=1时，输入一个二进制的编码，然后加上一个单脉冲，这时寄存器会向右移入1.

（5）左移：/CR=1,S1=1,S0=0时， 输入一个二进制的编码，然后加上一个单脉冲，这时寄存器会向左移入1.

（6）保持：当=1，S1=S0=0，加CP脉冲，这时寄存器会保持原来的状态，不会发生改变。

2.画出相应的电路图，画出环型计数器的输出波形图。

Q0

Q1

Q2

Q3

第二篇：实验七 移位寄存器

实验七  寄存器 移位寄存器

一、实验目的

1 掌握常用寄存器、移位寄存器的使用方法。

2 掌握中规模移位寄存器的应用。

二、实验设备和元器件

1  SAC-2电工电子实验台；SS-01数字实验模块。

2  DL-4330示波器；EM-1463函数信号发生器。

3  74LS373   74LS164  74LS595  74LS00   74LS20   74LS86

三、实验原理

寄存器（Register）和移位寄存器（Shift Register）

1、寄存器（Register）:在数字系统中，常需要一些数码暂时存放起来，这种暂时存放数码。一个触发器可以寄存1位二进制数码，要寄存几位数码，就应具备几个触发器，此外，寄存器还应具有由门电路构成的控制电路，以保证信号的接收和清除。

移位寄存器
　2、移位寄存器除了具有寄存数码的功能外，还具有移位功能，即在移位脉冲作用下，能够把寄存器中的数依次向右或向左移。它是一个同步时序逻辑电路,根据移位方向，常把它分成左移寄存器、右移寄存器 和 双向移位寄存器三种；根据移位数据的输入－输出方式，又可将它分为串行输入－串行输出、串行输入－并行输出、并行输入－串行输出和并行输入－并行输出四种电路结构。

如图所示由D触发器构成的简单移位寄存器，从CP上升沿开始到输出新状态的建立需要经过一段传输延迟时间，所以当CP上升沿同时作用于所有触发器时，它们输入端的状态都未改变。于是，FF0按DI原来的状态翻转，FF1按Q0原来的状态翻转， FF2按Q1原来的状态翻转， FF3按Q2原来的状态翻转，同时，输入端的代码存入F0，总的效果是寄存器的代码依次右移一位。可见，经过4个CP信号后，串行输入的四位代码全部移入了移位寄存器，并在四个输出端得到并行输出代码。利用移位寄存器可实现代码的串行—并行转换。若再加4行个CP信号，寄存器中的四位代码还可以从串端依次输出。

 

四、实验步骤

1、74ls373逻辑功能测试

   （1）74ls373引脚说明

74ls373为三态输出的八 D 透明锁存器，共有 54S373 和 74LS373 两种形式。其主要电气特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别)：

       54S373/74S373 7ns 525mW ,54LS373/74LS373 17ns 120mW

74LS373 的输出端 Q0～Q7 可直接与总线相连。 当三态允许控制端 OE 为低电平时，Q0～Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，Q0～Q7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。 当锁存允许端 LE 为高电平时，Q 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，D 被锁存在已建立的数据电平。

　　引脚符号：

　　D0～D7 数据输入端

　　OE 三态允许控制端（低电平有效）

　　LE 锁存允许端

Q0～Q7 输出端

 

（2）74LS373逻辑功能测试

2、74LS595逻辑功能测试

（1）74LS595的引脚说明：

 

MR(10脚): 低点平时将移位寄存器的数据清零。

SH_CP(11脚)：上升沿时数据寄存器的数据移位。QA-->QB-->QC-->...-->QH；下降沿移位寄存器数据不变。

ST_CP(12脚)：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。当移位结束后，在RCK端产生一个正脉冲，更新显示数据。

OE(13脚): 高电平时禁止输出（高阻态）。如果单片机的引脚不紧张，用一个引脚控制它，可以方便地产生闪烁和熄灭效果。比通过数据端移位控制要省时省力。

注：74164和74595功能相仿，都是8位串行输入转并行输出移位寄存器。74164的驱动电流(25mA)比74595(35mA)的要小,14脚封装，体积也小一些。74595的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感。与164只有数据清零端相比，595还多有输出端时能/禁止控制端，可以使输出为高阻态。

（2）74LS595逻辑功能测试

3、用74LS595和适当的门电路设计跑马灯。要求：排成一串的8个LED灯L1-L8逐个点亮。8个LED逐个点亮后再逐个熄灭。