(整理)数字电路实验6移位寄存器的应用
移位寄存器原理
移位寄存器原理引言移位寄存器是一种常见的数字电路元件，它用于在计算机和其他数字系统中处理串行数据的移位操作。
本文将介绍移位寄存器的原理和工作方式。
移位寄存器的定义移位寄存器是一种特殊的存储器元件，它可以在输入端和输出端之间进行数据移位操作。
移位寄存器通常是由触发器组成的，每个触发器都可以存储一个位(bit)的数据。
移位寄存器的输入端和输出端都是并行接口，但是数据在寄存器内部是以串行的方式传输的。
移位寄存器的工作原理并行加载移位寄存器最常见的操作之一是并行加载。
在这种操作模式下，通过并行输入引脚将数据加载到移位寄存器中。
当时钟信号到达时，移位寄存器将存储的数据向左或向右移位，并将其输出到并行输出引脚。
移位的方向由控制信号决定。
串行移位除了并行加载，移位寄存器还可以进行串行移位操作。
在串行移位模式下，输入数据通过串行输入引脚进入移位寄存器，并且顺序地从寄存器的一端移出。
当时钟信号到达时，移位寄存器会将存储的数据按位移动一个位置，并从另一端输出。
这种操作模式可以用于各种应用，例如数据的平移、数据的旋转等。
循环移位循环移位是移位寄存器的另一个重要特性。
在循环移位模式下，移位寄存器的输出会通过反馈引脚重新进入输入端，形成一个闭环。
当时钟信号到达时，移位寄存器将在输入和输出之间循环移动数据。
这种操作模式常用于数据的循环处理、数据的延时等应用场景。
移位寄存器的应用移位寄存器在数字系统中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：•移位寄存器常用于串行通信中的数据传输和接收。
通过移位寄存器，可以将并行数据转换为串行数据进行传输，并将接收到的串行数据重新转换为并行数据。
•移位寄存器可以用于数字时钟电路中。
通过串行输入信号和移位寄存器的移位操作，可以实现时钟信号的频率除法，从而生成不同的时钟信号。
•移位寄存器还可用于数据的处理和分析。
例如，在图像处理中，移位寄存器可以用来进行图像平移、旋转和缩放等操作。
总结移位寄存器是一种常见的数字电路元件，用于处理串行数据的移位操作。
移位寄存器
一、实验目的利用数字电路设计中移位寄存器的相关知识，通过课程设计更加深入的了解移位寄存器的功能。
在计算机中常要求寄存器有移位功能。
如在进行乘法时要求将部分积右移在将并行传送的数转换成串行数时也需要移位。
因此移位寄存器的设计是必要的。
二、硬件要求主芯片Altera EPM7128SLC84-15，时钟信号，拨码开关。
三、实验内容设计一个双向移位寄存器四、实验原理用VHDL语言描述任意分频数的分频器,并实现占空比任意设置.每当系统时钟上升沿到来时,计数器就加计数一位(可任意设置为N位),当计数值到达预定值时就对分频时钟翻转.这样就会得到一个连续的时钟脉冲. 当移位信号到来时,移位寄存器就对存储的二进制进行移位操作.移位寄存方式可自行设置(可左移,右移,一位移,多位移位寄存)。
五、实验源程序library ieee;useuse use entity tdirreg is port (clk: in std_logic;din: in std_logic;dir : in std_logic;op_l: out std_logic;op_r: out std_logic);end tdirreg;architecture a of tdirreg issignal q: std_logic_vector(7 downto 0);beginprocess(clk)beginif clk'event and clk= '1'thenif dir = '0' thenq(0) <= din;for i in 1 to 7 loopq(i) <= q(i-1);end loop ;elseq(7) <= din;for i in 7 downto 1 loopq(i-1) <=q(i);end loop ;end if;end if;end process ;op_l <= q(7);op_r <= q(0);end a;六波形仿真结果dir为一个控制信号，clk为时钟控制信号，din为输入信号，表示要存入的数据，op_r表示右移，从高位到低位，后得到的结果，op_l表示左移，从低位到高位后得到的结果。
数字电路与数字逻辑实验4-移位寄存器及应用
2、多功能移位寄存器-74LS194
多功能寄存器具有并行置数、左移、右移、保持的功能。
S1S0 =00： 保持
S1S0 =01：右移
S1S0 =10： 左移
S1S0 =11： 置位
三、实验内容
1、用74LS194设计扭环型计数器
扭环形计数器：用n位的移位寄存器所构成的具有2n种状态的 计数器，也称为约翰逊计数器。
1
DIL Q0
DIR Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 S 0
0
DIL 74LS194 S1 1
CP CP D0 D1 D2 D3 RD
Q0Q1Q2Q3
××××
0000Βιβλιοθήκη 00010011左移
复位
0111
1000
1100
1110
1111
2、用74LS194设计00011101序列信号发生器
⑴ 序列信号的循环长度 M=8，确定移位寄存器位数 n， 2n-1＜M≤2n，。故 n=3，选定为 3 位。
设备型号 THM—7
ESCORT 3136A
TBS1102B AFG3000C
数量 一台 一台 一台 一台
备注
⑵ 确定移位寄存器的 M个独立状态。将序列码 00011101按 照每 3 位一组，划分为 8个状态，状态转换图如下：
⑶ 根据 M个不同状态列出移位寄存器的状态表和反馈函 数表，求出反馈函数 F 的表达式。
⑷ 设计电路
利用双四选一数据选择 器74LS153实现组合电路， 具体电路如右图所示。
CP端输入1KHz,VP-P=4V, 直流偏置=2v的方波信号， 用示波器观察CP信号和F输 出信号。
⑸ 实验结果
电子线路实验-数电-2019
B4 B3 B2 B1
0101
C0
C4
0
数码 显示
结果转换为 十进制数
0010 0110 1 1010 1101 0
a
f
g
b
e
c
d
a b c def g
74L S248
LT BI /RBO
RBI
1
F4
F3
F2
F1
C4 7 4 L S 2 8 3
C0
B 4B 3B 2B 1
A 4A 3A 2A 1
D0D D 10 D21 D30 D4D D50 D61 D7D
三、集成触发器
实验目的
1. 熟悉常用触发器的基本结构及其逻辑功能。 2. 能用触发器设计基本的时序逻辑电路。
实验所用仪器、设备
• 万用表 • 直流稳压电源 • 函数信号发生器 • 双踪示波器 • 数字电路实验板
实验说明
2．用3-8译码器实现函数：F1 m(1,4,6) F2 m(1,2,4,5,6,7)
3．用8选1数据选择器74LS151实现函数
F ( A ,B , C ,D ) m ( 0 , 4 , 5 , 8 , 1 2 , 1 3 , 1 4 )
• （二）扩展命题 3.用3-8译码器74LS138和门电路设计一个数字显 示报警电路。 要求：
Y
16
2
1
0
74LS148
VCC
ST
8
II I
7
6
5
II
4
3
I 2
I 1
I 0
K 1
K KKKK KK
2
3
4
5
6
7
数字电路实验6移位寄存器的应用
实验报告课程名称：数字电路实验第 6 次实验实验名称：移位寄存器的应用实验时间： 2012 年 5 月 7 日实验地点：组号学号：姓名：指导教师：评定成绩：实验六移位寄存器应用一、实验目的：1．了解寄存器的基本结构。
2．掌握74LS194移位寄存器的逻辑功能。
3．学习中规模移位寄存器的应用。
二、实验仪器：三、实验原理：数据的存储和移动是数字信号的一种常见运作，能实现这种动作的是数据寄存器和移位寄存器，它们同计数器一样也是数字电路中不可缺少的基本逻辑器件。
数据寄存器有两类结构，一类是由多个钟控D锁存器组成的，另一类是由多个钟控D触发器组成的。
数据寄存器的数据的输入和输出都是并行的。
移位寄存器的结构也是由多个触发器级联的，其数据不仅可以存储，还可以左移或右移。
移位寄存器的数据的输入和输出都有串行和并行之分，数据的动作受公共时钟信号的控制，也就是同步工作的。
4位双向移位寄存器74LS194A为TTL双极型数字集成逻辑电路，外形为双列直插，它具有清除、左移、右移、并行送数和保持等多种功能，是一种功能比较全的中规模移位寄存器，图6-1是引脚排列图，逻辑符号如图6-2所示，74LS194A的功能表见表6-1。
功能M1 M0 CP R D D R d1 d2 d3 d4 D L Q1n+1 Q2n+1 Q3n+1 Q4n+1清零― ― ― 0― ― ― ― ― ― 0 0 0 0预置 1 1 ↑ 1― d1 d2 d3 d4 ― d1 d2 d3 d4右移0 1 ↑ 1d R― ― ― ― ― d R d1 d2 d3左移 1 0 ↑ 1― ― ― ― ― d L d2 d3 d4 d L保持0 0 ― 1― ― ― ― ― ― Q1n Q2n Q3n Q4n移位寄存器的最直接应用是数据的串/并转换，图6-3和图6-4就是简单的实例。
在图6-3中M1M0=01，表示数据可以右移，首先清零端输入一个负脉冲，使Q1Q2Q3Q4=0，在单脉冲CP的作用下，右移输入端D R依次串入数据，4个CP后就可在4个输出端Q1Q2Q3Q4得到并行数据。
寄存器实验实验报告
寄存器实验实验报告一. 引言寄存器是计算机中重要的数据存储器件之一，用于存储和传输数据。
通过对寄存器进行实验，我们可以更好地理解寄存器的工作原理和应用。
本实验旨在通过设计和测试不同类型的寄存器，深入掌握寄存器的各种功能和操作。
二. 实验设计本实验设计了两个寄存器的实验，分别为移位寄存器和计数器寄存器。
1. 移位寄存器实验移位寄存器是一种特殊的串行寄存器，它能够实现对数据位的移位操作。
本实验设计了一个4位的移位寄存器，分别使用D触发器和JK触发器实现。
实验步骤如下：1) 首先，根据设计要求将4个D或JK触发器连接成移位寄存器电路。
2) 确定输入和输出端口，将输入数据连接到移位寄存器的输入端口。
3) 设计测试用例，输入测试数据并观察输出结果。
4) 分析实验结果，比较不同触发器类型的移位寄存器的性能差异。
2. 计数器寄存器实验计数器寄存器是一种能够实现计数功能的寄存器。
本实验设计了一个二进制计数器，使用T触发器实现。
实验步骤如下：1) 根据设计要求将多个T触发器连接成二进制计数器电路。
2) 设计测试用例，输入计数开始值，并观察输出结果。
3) 测试计数的溢出和循环功能，观察计数器的行为。
4) 分析实验结果，比较不同计数器位数的性能差异。
三. 实验结果与分析在实验过程中，我们完成了移位寄存器和计数器寄存器的设计和测试。
通过观察实验结果，可以得出以下结论：1. 移位寄存器实验中，无论是使用D触发器还是JK触发器，移位寄存器都能够正确地实现数据位的移位操作。
而使用JK触发器的移位寄存器在性能上更加优越，能够实现更复杂的数据操作。
2. 计数器寄存器实验中，二进制计数器能够准确地实现计数功能。
通过设计不同位数的计数器，我们发现位数越多，计数范围越大。
综上所述，寄存器是计算机中重要的存储器件，通过实验我们深入了解了寄存器的工作原理和应用。
移位寄存器和计数器寄存器都具有广泛的应用领域，在数字电路设计和计算机系统中起到了重要作用。
数电6实验报告--移位寄存器及其应用
学生实验报告系别电子信息学院课程名称电子技术实验班级 12通信A 实验名称移位寄存器及其应用姓名实验时间2014年4月29 日学号 20120101010 指导教师陈卉成绩教师签名陈卉批改时间2014年月日报告内容一、实验目的1. 掌握四位双向移位寄存器的逻辑功能与使用方法。
2. 了解移位寄存器的使用—实现数据的串行，并行转换和构成环形计数器。
二、实验原理1、移位寄存器是一个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要求。
根据寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。
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15-1所示。
图15-1 74LS194(或CC40194)的逻辑符号及引脚排列表14-1 74LS194的功能表其中SR为右移串行输入端，SL为左移串行输入端；功能作用如表15-1所示。
2、移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器、顺序脉冲发生器和串行累加器；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。
（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，如下图所示。
图14-2 环形计数器示意图将输出端Q3与输入端SR相连后，在时钟脉冲的作用下Q0Q1Q2Q3将依次右移。
同理，将输出端Q0与输入端SL相连后，在时钟脉冲的作用下Q0Q1Q2Q3将依次左移。
（2）实现数据串、并转换1 串行/并行转换器串行/并行转换是指串行输入的数据，经过转换电路之后变成并行输出。
下面是用两片74LS194构成的七位串行/并行转换电路。
图14-3 七位串行/并行转换电路示意图电路中S0端接高电平1，S1受Q7控制，两片寄存器连接成串行输入右移工作模式。
数字电路与逻辑设计第6章-2-寄存器-移位寄存器
0
—————
1
1 ————
2
0 1 ———
3
0 0 1 ——
4
1 0 0 1—
5
11001
并行输出 1 1 0 0 1
波形：
并行输 出脉冲 移存脉冲
Q1
Q2
Q3 Q4 Q5
1 00 1
1
1 0
0
1
B 并行转换为串行（输入是并行，输出是串行）
组成： 右移移位寄存器和输入电路 分析：由于是D触发器，有Qn+1=D
三、 寄存器，移位寄存器。
寄存器是一种常用的时序逻辑电路,用来存储多位二进 制代码。这些代码可以是数据，指令，地址或其他信 息。由于一个触发器只能存放一位二进制代码，因此， 用n个触发器和一些起控制作用的门电路，可以组成 n位寄存器。
按功能划分，寄存器可分为： 数码寄存器 移位寄存器
1 、 数码寄存器
1、 环形计数器
1. 连接方法： ——将移位寄存器的最后一级输出Q反馈到第一级 的Ｊ、K输入端； 2. 判断触发器个数n ： ——计数器的模为Ｍ＝ｎ(n为所需移位寄存器的位 数)
移位寄存器构成的移位计数器
2．扭环形计数器
为了增加有效计数状态，扩大计数器的模，可用扭环形计数器。
一般来说，N位移位寄存器可以组成模2N的扭环形计数器，只需将
电路结构分析：
串行输入数据DI加到片Ⅰ的J，K和D0端。
片Ⅰ的D1端接0，作为标志码，片Ⅰ其余 的D2，D3接1。
片Ⅱ的串行数据输入端J， K接片Ⅰ的Q3。 片Ⅱ的输入端D0~D3均接1。片Ⅱ的Q3输出作 片Ⅰ和片Ⅱ的SH/LD输入。
工作过程：
①器件通过CR清0，使所有Q输出均为0， 包括片Ⅱ的Q3=0。
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实验报告
课程名称：数字电路实验第 6 次实验实验名称：移位寄存器的应用
实验时间：2012 年 5 月7 日
实验地点：组号
学号：
姓名：
指导教师：评定成绩：
实验六移位寄存器应用
一、实验目的：
1．了解寄存器的基本结构。
2．掌握74LS194移位寄存器的逻辑功能。
3．学习中规模移位寄存器的应用。
二、实验仪器：
三、实验原理：
数据的存储和移动是数字信号的一种常见运作，能实现这种动作的是数据寄存器和移位寄存器，它们同计数器一样也是数字电路中不可缺少的基本逻辑器件。
数据寄存器有两类结构，一类是由多个钟控D锁存器组成的，另一类是由多个钟控D触发器组成的。
数据寄存器的数据的输入和输出都是并行的。
移位寄存器的结构也是由多个触发器级联的，其数据不仅可以存储，还可以左移或右移。
移位寄存器的数据的输入和输出都有串行和并行之分，数据的动作受公共时钟信号的控制，也就是同步工作的。
4位双向移位寄存器74LS194A为TTL双极型数字集成逻辑电路，外形为双列直插，它具有清除、左移、右移、并行送数和保持等多种功能，是一种功能比较全的中规模移位寄存器，图6-1是引脚排列图，逻辑符号如图6-2所示，74LS194A的功能表见表6-1。
移位寄存器的最直接应用是数据的串/并转换，图6-3和图6-4就是简单的实例。
在图6-3中M1M0=01，表示数据可以右移，首先清零端输入一个负脉冲，使Q1Q2Q3Q4=0，在单脉冲CP的作用下，右移输入端D R依次串入数据，4个CP后就可在4个输出端Q1Q2Q3Q4得到并行数据。
在图6-4中首先M1M0=11，在单脉冲CP的作用下，4位数据并行输入到移存器，然后使M1M0=10，表示数据可以左移，左移输入端D L=1时，在单脉冲CP的作用下，数据依次从Q1端输出，空缺位被1（D L）填补。
4个CP 后，原4位并入的数据全被移出，这时候Q1Q2Q3Q4=1111。
如果把移位寄存器的输出以一定方式馈送到串行输入端，则可以得到电路连接简单、编码别具特色、用途极为广泛的移位寄存器型计数器。
利用74LS194，把Q4接到D R端，即可得到模为4的环形计数器（不能自启动），见图6-5；把Q4通过一个非门接到D R端，即可得到模为8的扭环计数器（不能自启动），见图6-6。
Q输出通过不同的组合电路接到D R端还可得到不同模值的移位计数器或伪随机序列发生器。
四、实验内容：
1．数据的存储和移动
（1）用一片74LS194及适当门电路实现四位串/并转换，记录结果。
步骤：器件初态清零，先使Q1Q2Q3Q4=0，输出Q1Q2Q3Q4接指示灯，用单脉冲作CP，用一个开关依次串入数据至DR，一个数据一个CP。
右移
令DR=1010 1110 00，记录结果：（10个CP）
（2
步骤：器件DL=1，Q1接指示灯，先并行输入数据d1d2d3d4，然后使器件
工作在左移状态，用单脉冲作CP，每输入一个CP观察输出结果。
设有两组4位数据1010 及1110。
10个CP的输出）
2
（1）用一片74LS194及适当门实现伪随机序列，见图6-7。
步骤：器件初态清零，先使
Q1Q2Q3Q4=1，输出Q1Q2Q3Q4接指示
（2M=5的计数器，记录指示灯结果。
参考设计过程如下，得到图6-8：
五、实验思考：
1．用74LS194实现四位并/串转换需要几个CP才能完成？
答：5个
2．用74LS194实现M=5的计数器有几个无效状态，怎样实现自启动？
答：11个。
以实验2（1）为例。
采用把所有无效状态的次态都置为初始状态的方法。
如实验2（1）中的表格数据，则从接收到第5个（含）CP之后的次态都置为Q1Q2Q3Q4=1。
做出列表：
由列表绘制卡诺图，先把M0和D0D1D2D3置为1，然后利用相应的门电路，使得当出现任何无效状态时，M1的值都变为1，从而芯片进入并入状态，回到初始的1111；而出现正常状态时，M1的值均为0，正常计数。
电路图如下：
74194。