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实验十一 移位寄存器及其应用 一、实验目的 二、实验原理 三、实验器件 四、实验内容 实验目的 1、熟悉中规模4位双向移位寄存器的逻辑功能 2、用移位寄存器构成串行累加器和环行计数器 实验原理 1、移位寄存器是一种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移位寄存器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。根据存取信息的方式不同移位寄存器可分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。 实验原理 本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为74LS194或CC40194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图1所示。 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；CR为异步清零端；CP为时钟脉冲输入端。 实验原理 74LS194有5种不同操作模式：并行送数寄存，右移（方向由Q0至Q3），左移（方向由Q3至Q0），保持及清零。S1、S0和CR 端的控制作用如表1所示. 实验原理 2、移位寄存器的应用很广，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。本实验主要研究移位寄存器用作环形计数器和串行累加器的线路连接及其原理。 实验原理 （1）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，则在时钟脉冲的作用下Q0Q1Q2Q3将依次变为0100、0010、0001、1000-----，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。 实验原理 图11-3是由两个右向移位寄存器、一个全加器和一个进位触发器组成的串行累加器。 设开始时，被加数A=AN-1.....AO和加数B=BN-1......BO已分别存入N+1位累加数移位寄存器和加数移位寄存器。再设进位触发器D已被清零。 在第一个CP脉冲到来之前，全加器各输入、输出端的情况为：AN=A0，BN=B0，CN-1=0，SN=A0+B0+0=S0，CN=C0。 当第一个CP脉冲到来后，S0存入累加和移位寄存器的最高位，C0存入进位触发器D端，且两个移位寄存器中的内容都向右移动一位。全加器输出为SN=A1+B1+C0=S1，CN=C1。 实验原理 实验原理 在第二个脉冲到来后，两个移位寄存器的内容又右移一位，S1存入累加和移位寄存器的最高位，原先存入的S0进入次高位，C1存入进位触发器Q端，全加器输出为：SN=A2+B2+C1=S2，CN=C2。 按照此顺序进行，到第N+1个CP时钟脉冲后，不仅原先存入两个移位寄存器中的数已被全部移出，且A、B两个数相加的和及最后的进位CN+1也被全部存入累加和移位寄存器中。若需继续累加，则加数移位寄存器中需要再一次存入新的加数。 中规模集成移位寄存器，其位数往往以4位居多，当需要的位数多于4位时，可把几块移位寄存器用级联的方法来扩展位数。 实验设备及实验器件 1片74LS74 2片74LS194 1片74LS183（全加器） 1、+5V直流电源 2、单次脉冲源 3、逻辑电平开关 4、0-1指示器 实验内容 1、测试74LS194的功能， 图1，表2 按照实验指导书的要求做 实验内容 实验内容 2、循环移位 先用并行置数预置寄存器为某二进制码（例0100） 实验内容 然后进行右移循环，观察寄存器输出端状态的变化，记入表11-3中。 实验内容 3、 参考图2，表3 ， 将移位寄存器改为左移，重复2 实验内容 4、累加运算。图5，按照实验指导书的要求做 图11-5 累加运算实验线路