数据F从Q0Q1Q2Q3并行输出时，需要经过几个脉冲？数据F从Q3串行输出时，需要经过几个CP脉冲？试通过实验观察并记录。

第二篇：实验七_移位寄存器及其应用

实验七 移位寄存器及其应用

一、实验目的

1.         熟悉移位寄存器的工作原理和特点；

2.         熟悉74LS194双向移位寄存器的使用方法，并验证其基本功能；

3.         掌握双向移位寄存器的基本应用。

二、预习要求

1.         复习有关寄存器和移位寄存器的章节；

2.         按实验内容的要求，做好实验预习报告，画好实验线路图和记录表格。

三、实验设备与器件

1.         TDN-DS数字逻辑电路/数字系统设计教学实验系统。

2.         双向移位寄存器，型号为74LS194；

3.         数字万用表，连接导线若干。

四、实验的原理

1) 移位寄存器的定义

具有移位逻辑功能的寄存器称为移位寄存器。移位功能是每位触发器的输出与下一级触发器的输入相连而成。

2) 双向移位寄存器的逻辑功能

移位寄存器在应用中需要左移、右移保持、并行输入输出或串行输入输出等多种功能。具有上述多种功能的移位寄存器称为多功能的双向移位寄存器。如中规模集成电路74LS194就是具有左、右移位、清零、数据并入/并出或串出等多种功能的移位寄存器。它的管脚排列见图7-1，逻辑功能表见表7-1。

图7-1  74LS194外引脚排列图

由表7-1可见，74LS194具有如下功能：

（1） 清零。当=0时，不管其它输入为何态，输出为全0状态；

（2） 保持。CP=0，＝1时，其它输入为任意状态，输出状态保持；或者＝1，M₁、M₂均为0，其它输入为任意状态，输出状态也为保持；

（3） 置数。＝1，M₁= M₀＝1，在CP脉冲上升沿时，将输入端的数据D₀、D₁、D₂、D₃置入Q₀、Q₁、Q₂、Q₃中并寄存；

（4） 右移。＝1，M₁=0，M₀＝1，在CP脉冲上升沿时，实现右移操作，此时输入数据D_SR向右移位；

（5） 左移。＝1，M₁=1，M₀＝0，在CP脉冲上升沿时，实现左移操作，此时输入数据D_SL向左移位；

表7-1  74LS194逻辑功能表

3) 移位寄存器的应用

移位寄存器可以起到多方面的作用，可以存贮或延迟输入、输出信息，也可以用来把串行的二进制数转换为并行的二进制数（串并转换）或相反（并串转换）。在计算机电路中，还可以应用移位寄存器来实现二进制的乘2和除2功能。

    在具体独立应用方面，移位寄存器不单可做成可编程的分频器、串行加法器、串行累加器和序列号发生器（见书上P229），而且还可以用来构成计数器，这是工程中经常用到的。以74LS194双向移位寄存器为例，74LS194可构成环形计数器、扭环形计数器和自启动的扭环形计数器。

五、实验的步骤

㈠ 集成移位寄存器基本功能验证。

将74LS194插入实验箱中，并按图7-2进行接线。接线完毕后，接通电源，即可进行74LS194双向移位寄存器的功能验证。

① 清零。将复位开关K₃置0，使=0，通过观察LED灯的亮、灭情况，记录有关实验数据。

=0时，74LS194输出为：Q₀Q₁Q₂Q₃=        。

② 保持。使=1，CP＝0，拨动逻辑开关K₁和K₂，输出状态不变。或者使=1，M₁和M₀都为0（即K₁和K₂都为0），按动单次脉冲，这时输出状态仍不变。

 ③ 置数。使=1，M₁=M₀=1，数据开关置为0101，按动单次脉冲，这时数据0101存入Q₀Q₁Q₂Q₃中。根据LED发光二极管的状态，记录Q₀Q₁Q₂Q₃＝        ；变换数据开关的输出为1011，再按动单次脉冲，根据LED发光二极管的状态，记录Q₀Q₁Q₂Q₃＝        。

 

图7-2  74LS194双向移位寄存器实验接线图

④ 右移。把Q₃接到D_SR，按③中的方法先置入数据0001（这时=1，M₁=M₀=1，D₀D₁D₂D₃=0001），再置M₁=0，M₀=1，为右移方式，输入单次脉冲，移位寄存器在CP上升沿时实现右移操作。记录移位的情况：

⑤ 左移。将Q₃接到D_SR的线断开，而把Q₀连到左移输入D_SL端，其余方法同上述右移，即按③中的方法先置入数据0001（这时=1，M₁=M₀=1，D₀D₁D₂D₃=0001），再置M₁=1，M₀=0，为左移方式，输入单次脉冲，移位寄存器在CP上升沿时实现左移操作。记录移位的情况：

㈡ 集成移位寄存器的应用。

按图7-3接线，Q_A、Q_B、Q_C和Q_D分别接4只LED发光二极管，D_SR与Q₃相连，D₀~D₃接数据开关，M₁、M₀和分别接逻辑开关，CP接单次脉冲，16脚接+5V，8脚接地。令=1，M₁=M₀=1，D₀D₁D₂D₃=1000，记录此时的Q_AQ_BQ_CQ_D=         ，

再置M₁=0，M₀=1，为右移方式，输入单次脉冲，移位寄存器在CP上升沿时实现右移操作。记录移位的情况：

图7-3  74LS194双向移位寄存器构成环形计数器的接线图

实验结果分析和结论：

六、思考题

1) 举例说明双向移位寄存器的应用。

2) 根据图7-4，从清零开始，画出图中计数器的状态图，并分析图中与非门在74LS194形成自启动扭环模13计数器中的作用。

图7-4  74LS194构成自启动扭环形计数器

七、实验报告要求

1.       实验目的；

2.       实验设备与采用的元器件；

3.       实验的实际电路接线图与相关的实验数据；

4.       实验的结论；

5.  思考题解答。