用移位寄存器LS芯片实现扭环形计数器精编版

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，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
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。
n ：代表环内包围的输出端的个数；
如果是通过二输入与非门取反馈作移入数据，则为奇数模， M=2n-1
如果是通过非门取反馈作移入数据，则为偶数模，M=2n。
步骤:
1、双向移位寄存器74LS194逻辑功能测试。
清除：先将端接+5V，检查Q端输出情况，再将端接0电平，所有Q端输 出应为0，清零后再将端接+5V。
六、注意事项
注意一定要先查导线，再开始接线。
注意通常电源均按+5V和地接入，每个芯片都需接 入一对电源，为防止遗漏，可把它定为接线的第一 步。注意电源不要接反，否则会烧坏芯片。
不可在接通电源的情况下插入或拔出芯片。
移位寄存器74LS194的清除端（ CR）除了清零时将 其置 0外，其它工作状态均应置为“l”。
U3B 74LS04D
U1
3A 4B 5C 6D 7 SL 2 SR 9 S0 10 S1 1 ~CLR 11 CLK
QA 15 QB 14 QC 13 QD 12
V1 74LS194D
1kHz 5V
图3 双向移位计数器
U2A 74LS00D
步骤:
1.用万用表
挡、电阻2K挡或将导线连接+5V
电源与输出发光二极管等方法检查导线导通情况，当
步骤:
2、用移位寄存器74LS194芯片实现扭环形计数器。
将教材中P109图3.5.2所示环形计数器稍加改动：将反相得，再 送至DSR，就构成了4位扭环形计数器，电路图自行设计， 试用双 踪示波器观察CP、QA~~QD波形图（CP=1KHz）。
步骤:
3、用74LS194及门电路设计一双向移位扭环形计数器，要求右移时 M=7，左移时M=8，画出原理图、连接实验电路、调试并记录实验结果。
万用表发出蜂鸣声、阻值示数约为0或发光二极管亮
时,均表示导线导通。
2.根据给定芯片的管脚图，电源均按+5V和地接入 (注意不要接反)。按照设计好的逻辑电路图连接电路, 验证结果是否符合实验要求。
五、实验报告要求
1.总结实现任意进制计数器的构成方法 2.总结移位寄存器的逻辑功能表 3. 叙述双向移位寄存器原理 4.根据测试数据，得出结论。完成思考题。
三、实验设备
数字电路实验箱( 74LS00、74LS04、74LS194数字集成芯 片、脉冲源 )、数字万用表、示波器、导线。
四、实验原理及步骤
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。
并行输入：S1S0置入11，D端置入一组代码（如1011），给 CP 端送单次脉冲，观察 Q端的状态。此时若将DSL或DSR置入1或0， Q端的状态是否改变？ 右移：令S1S0=01，CP＝1HZ，再令DSL=0，观察Q端的变化，待 4个LED全灭以后（此时输入的串行码是什么？），再令DSR＝l， 观察此时Q端LED点亮的次序。当 4个LED都点亮时，输入的串 行码又如何？若要串行输入代码1010（或其它非全0、非全1 码），在DSR端置入一位数码（低位先送），给 CP端送单次脉 冲，经过4个脉冲之后立即将S0置成0以使寄存器工作于保存状 态。 左移：令S1S0＝10，CP＝1HZ，代码1010由DSL端置入，其它步 骤与右移相同。 保持：在完成左移并工作于保持状态后，再给CP端送 4个单次 脉冲，观察输出端有何变化。
实验原理
2）扭环型计数器 将图2所示环形计数器稍加改动：将Q3反相得Q3 ，再送至 DSR，就构成了4位扭环形计数器。
实验原理
3)双向移位寄存器设计
工作原理：
当X=1时，M1=0，M0=1， 执行右移功能；
n=3，其模值M=2×3=6；
当X=1时，M1=1，M0=0， 执行左移功能。
n=3，其模值M=2×3-1=5。
环形计数器在工作之前，应先置入一个初始状态， 即被循环的四位二进制数。
The end
根据课件中移位寄存器原理设计电路图如图3所示： 当X=0时，完成右移七进制扭环形计数器； 当X=1时，完成左移八进制扭环形计数器； 试用双踪示波器观察右移七进制时CP、QA和QD波形图（CP=1KHz）； 左移八进制时CP、QA和QD波形图（CP=1KHz）。
VCC 5V
J1 X
Key = A
U3A 74LS04D
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 端的控制作用如下表所示。
74LS194 功能表
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的功能测试和移位寄存器用 作环形计数器及扭环形计数器线路连接及其原理。
数字电子技术实验
实验3.5 移位寄存器及其应用
一、实验目的
1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。 2、熟悉移位寄存器的应用，实现数据的串行、并行转换和构
成环行计数器。
二、实验任务
1、双向移位寄存器74LS194逻辑功能测试。
2、用移位寄存器74LS194芯片实现扭环形计数器。
3、用74LS194及门电路设计一双向移位扭环形计数器，要求右移时 M=7，左移时M=8，画出原理图、连接实验电路、调试并记录实验 结果。