实验四、 移位寄存器和计数器的设计 电子版实验报告
移位寄存器实验报告
移位寄存器实验报告实验题目：移位寄存器一、实验目的了解移位寄存器的原理，掌握移位寄存器的应用。
二、实验原理移位寄存器是一种存储器件，用于将二进制数据以位为单位进行移位操作。
移位寄存器由若干个D触发器组成，每个D触发器的输出接入下一个D触发器的输入，以此类推，形成了一个环形移位结构。
移位寄存器有三种基本工作模式：串行输入并行输出（SIPO），并行输入串行输出（PISO）和并行输入并行输出（PIPO）。
在SIPO模式下，输入数据串行输入到移位寄存器的最高位，然后逐个向低位移位，最终输出到最低位。
在PISO模式下，输入数据并行输入到移位寄存器的每个位，然后逐个向高位移位，最终输出到最高位。
在PIPO模式下，输入数据并行输入到移位寄存器的每个位，然后逐个向低位移位，最终输出到每个输出端口。
移位寄存器的应用很广泛，其中最常见的是时序信号的处理。
移位寄存器可以用于数字频率合成、序列生成、编码器和解码器等方面。
三、实验设备1. 计算机2. Xilinx ISE14.6软件3. BASYS2开发板4. USB下载器四、实验步骤1. 设计移位寄存器的电路原理图并进行仿真。
2. 在Xilinx ISE14.6软件中创建工程并添加源、约束和测试文件。
3. 将电路原理图转换成Verilog HDL代码。
4. 将Verilog HDL代码综合为综合网表，并进行时序分析。
5. 将综合网表映射到BASYS2开发板上并进行状态机调试。
6. 使用USB下载器将设计好的逻辑文件下载到FPGA上。
7. 连接开发板的输入输出端口，验证移位寄存器的正确性，并观察输出端口结果。
五、实验结果与分析通过移位寄存器的实验，我们学会了如何使用Verilog HDL设计并实现移位寄存器，并对移位寄存器进行了详细的仿真、综合、映射和下载调试。
在实验过程中，我们还学会了串行输入并行输出（SIPO），并行输入串行输出（PISO）和并行输入并行输出（PIPO）三种基本工作模式，掌握了移位寄存器在数字频率合成、序列生成、编码器和解码器等领域中的使用方法。
计数器的设计实验报告
计数器的设计实验报告篇一：计数器实验报告实验4 计数器及其应用一、实验目的1、学习用集成触发器构成计数器的方法2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法二、实验原理计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。
计数器种类很多。
按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。
根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。
根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。
还有可预置数和可编程序功能计数器等等。
目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。
使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。
1、中规模十进制计数器CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图5－9－1所示。
图5－9－1 CC40192引脚排列及逻辑符号图中LD—置数端CPU—加计数端CPD —减计数端CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端D0、D1、D2、D3 —计数器输入端Q0、Q1、Q2、Q3 —数据输出端CR—清除端CC40192的功能如表5－9－1，说明如下：表5－9－1当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。
当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3 置入计数器。
当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。
执行加计数时，减计数端CPD 接高电平，计数脉冲由CPU 输入；在计数脉冲上升沿进行8421 码十进制加法计数。
执行减计数时，加计数端CPU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD 输入，表5－9－2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。
加法计数表5－9－减计数2、计数器的级联使用一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。
北京科技大学数电实验四 Quartus II集成计数器及移位寄存器应用
北京科技大学实验报告学院：高等工程师学院专业：自动化（卓越计划）班级：自E181姓名：杨威学号：41818074 实验日期：2020 年5月26日一、实验名称：集成计数器及其应用1、实验内容与要求（1）用74161和必要逻辑门设计一个带进位输出的10进制计数器，采用同步置数方法设计；（2）用两个74161和必要的逻辑门设计一个带进位输出的60进制秒计数器；2、实验相关知识与原理（1）74161是常用的同步集成计数器，4位2进制，同步预置，异步清零。
引脚图功能表其中X。
3、10进制计数器（1）实验设计1）确定输入/输出变量输入变量：时钟信号CLK、复位信号CLRN；输出变量：计数输出QD、QC、QB、QA，进位输出RCO，显示译码输出OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG2）计数范围：0000-10013）预置数值：00004）置数控制端LDN：计数到1001时输出低电平5）进位输出RCO：计数到1001时输出高电平画出如下状态转换表：CP QDQCQBQA0 00001 00012 00103 00114 01005 01016 01107 01117 10009 100110 0000（2）原理图截图仿真波形如下功能验证表格CLRN QD QC QB QA RCO0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 01 0 0 1 0 01 0 0 1 1 01 0 1 0 0 01 0 1 0 1 01 0 1 1 0 01 0 1 1 1 01 1 0 0 0 01 1 0 0 1 11 0 0 0 0 04、60进制秒计数器（1）实验设计1）确定输入/输出变量输入变量：时钟信号CLK、复位信号CLRN；输出变量：计数十位输出QD2、QC2、QB2、QA2和计数个位输出QD1、QC1、QB1、QA1，进位输出RCO2）计数范围：0000 0000-0101 10013）预置数值：0000 00004）置数控制端LDN1（个位）：计数到0101 1001时输出低电平5）清零端CLRN2（十位）：计数到0110时输出低电平6）ENT：个位计数到1001时输出高电平7）进位输出RCO：计数到1001时输出高电平画出如下状态转换表CP QD2QC2QB2QA2QD1QC1QB1QA1CPQD2QC2QB2QA2QD1QC1QB1QA1CPQD2QC2QB2QA2QD1QC1QB1QA10 0000 0000 20 0010 0000 40 0100 00001 0000 0001 21 0010 0001 41 0100 00012 0000 0010 22 0010 0010 42 0100 00103 0000 0011 23 0010 0011 43 0100 00114 0000 0100 24 0010 0100 44 0100 01005 0000 0101 25 0010 0101 45 0100 01016 0000 0110 26 0010 0110 46 0100 01107 0000 0111 27 0010 0111 47 0100 01118 0000 1000 28 0010 1000 48 0100 10009 0000 1001 29 0010 1001 49 0100 100110 0001 0000 30 0011 0000 50 0101 000011 0001 0001 31 0011 0001 51 0101 000112 0001 0010 32 0011 0010 52 0101 001013 0001 0011 33 0011 0011 53 0101 001114 0001 0100 34 0011 0100 54 0101 010015 0001 0101 35 0011 0101 55 0101 010116 0001 0110 36 0011 0110 56 0101 011017 0001 0111 37 0011 0111 57 0101 011118 0001 1000 38 0011 1000 58 0101 100019 0001 1001 39 0011 1001 59 0101 100160 0000 0000 （2）设计原理图截图（3）实验仿真仿真波形：仿真结果表：5、实验思考题：（1）总结任意模计数器的设计方法。
计算机组成原理实验四移位控制实验
实验四移位控制实验一、实验目的(1)了解移位寄存器芯片(74LS299)的逻辑功能。
(2)掌握移位寄存器数据的载入、左移、右移的方法。
(3)掌握移位寄存器工作模式的设置，观察在不同工作模式下移位寄存器的逻辑功能。
二、实验原理移位操作时算术逻辑运算部件ALU众多操作中的一种，74LS181 算数逻辑运算芯片不带位移功能，需要在其他芯片的配合下才能实现移位操作。
实验台选用74LS299作为移位部件，与74LS181组成具有移位功能的算术逻辑运算部件(ALU UNIT)。
移位操作有很重要的逻辑意义，对一个数据左移一个二进制位就相当于进行了一次乘2操作(Si+仁Si X 2),左移和算数加结合可实现算数乘操作；右移一个二进制位就相当于进行了一次除2操作(Si+仁Si宁2),右移和算数减的结合可实现算数除操作。
1. 芯片74LS299的逻辑功能4LS299是一种数据宽度为8为的多功能移位寄存器芯片，片内含有8为寄存器D7-DO,与普通寄存器芯片不同之处是D7- DO与1/06 —1/00除了——对应输出外还可有左右移位输出。
左移时D0对应I/O1、D1对应I/O2……以此类推；右移时D7对应I/O6、D6对应I/O5……也以此类推。
对于输出、左右移位输出功能的选择，由S1、SO的功能控制端决定。
芯片封装在具有20引脚的封装壳中，封装型式见图2-5。
5V S1 SL Q7 107 IO5 103 101 CP SR肓7Fi 171 ITFI nr 131 121 m74LS299123456789 10SO 0E1 0E2 I06 I04 I02 IO0 QO M GDN图2-574LS29974LS299芯片的主要引脚有：(1) I07 —IO0：数据输入/输出端，芯片的输入/输出共用一个引脚，不同于74LS181输入、输出端引脚是分开的。
(2) SO、S1 :功能控制端，控制左移、右移等逻辑功能。
(3) OE1 OE2输出使能端，低电平时，IO7-IO0处于输入状态，高电平时，IO7-IO0处于输入状态。
数电实验报告 移位寄存器功能测试及设计
实验报告实验六移位寄存器功能测试及设计2.6.1实验目的（1）掌握移位寄存器的工作原理与逻辑功能。
（2）掌握集成移位寄存器74LS74的逻辑功能及应用。
2.6.2实验仪器设备与主要器件实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。
74LS74两块；74LS194两块；74LS283两块。
2.6.3实验原理1.双向移位寄存器双向移位寄存器是指在控制信号作用下，既能左移又能右移的多功能移位寄存器。
此外它还有并行输入置数、保持和异步清零等功能。
74LS194是一个典型的4位双向移位寄存器，其中，Rd为异步清零输入端，S1、S0为工作方式选择端。
D0、D1、D2、D3是数据输入端，Q0、Q1、Q2、Q3为并行数据输出端，D1L、D1R分别为左移、右移数据输出端，CP上升沿触发。
2.双向移位寄存器74LS194的应用（1）形成计数器电路，其中D1R=Q3。
0000——1000——1100——1110——1111——0111——0011——0001——0000（2）组成模12计数器电路。
000000——100000——110000——111000——111110——111111——011111——001111——000111——000011——000001——000000。
（3）形成并串转换电路。
2.6.4实验内容(2)如简图2-6-6所示，两个二进制数A(a0a1a2a3)、B（b0b1b2b3）分别存入74LS194（A）、74LS194（B），然后对它们按位相加，其和放入74LS1949（A）的移位输入中。
试才用全加器74LS283和D触发器74LS74组成能实现上述功能的电路，在74LS194（A）输出端Q0、Q1、Q2、Q3用发光二极管指示。
完善图2-6-6并依此图线调试电路，以表格的形式记录四个脉冲后的结果。
cp S0S1 B A Q0 1 0 0010 0011 00111 1 0 1001 1001 10012 1 0 1100 0100 01003 1 0 1110 1010 10104 1 0 1111 0101 0101(3)按单向移位寄存器的电路图2-6-1接线，实现串入-并出，并入-串出两种工作方式的输出序列。
移位寄存器实验报告
移位寄存器实验报告姓名：陈素学号：3120100621 专业：软件工程课程名称：逻辑与计算机设计基础实验同组学生姓名：张闻实验时间：y yyy-mm-dd 实验地点：紫金港东4-509 指导老师：一、实验目的和要求掌握移位寄存器的工作原理及设计方法掌握串、并数据转换的概念与方法了解序列信号在CPU控制器设计中的应用二、实验内容和原理2.1 实验原理带并行置入的移位寄存器移位寄存器：每来一个时钟脉冲，寄存器中的数据按顺序向左或向右移动一位必须采用主从触发器或边沿触发器不能采用电平触发器数据移动方式：左移、右移数据输入输出方式串行输入，串行输出串行输入，并行输出并行输入，串行输出串行输入的移位寄存器使用D触发器，可构成串行输入的移位寄存器2.2 标题<正文>带并行输入的右移移位寄存器数据输入移位寄存器的方式：串行输入、并行输入带并行输入的8位右移移位寄存器module shift_reg(clk, S, s_in, p_in, Q); input wire clk, S, s_in; input wire [7:0] p_in; output wire [7:0] Q; wire [7:0] D; wire nS;FD FDQ0(.C(clk), .D(D[0]), .Q(Q[0])), FDQ1(.C(clk), .D(D[1]), .Q(Q[1])), FDQ2(.C(clk), .D(D[2]), .Q(Q[2])), FDQ3(.C(clk), .D(D[3]), .Q(Q[3])), FDQ4(.C(clk), .D(D[4]), .Q(Q[4])), FDQ5(.C(clk), .D(D[5]), .Q(Q[5])), FDQ6(.C(clk), .D(D[6]), .Q(Q[6])), FDQ7(.C(clk), .D(D[7]), .Q(Q[7]));OR2 D0_L(.I0(L_0), .I1(R_0), .O(D[0])), D1_L(.I0(L_1), .I1(R_1), .O(D[1])), D2_L(.I0(L_2), .I1(R_2), .O(D[2])), D3_L(.I0(L_3), .I1(R_3), .O(D[3])), D4_L(.I0(L_4), .I1(R_4), .O(D[4])),串行输入SD5_L(.I0(L_5), .I1(R_5), .O(D[5])), D6_L(.I0(L_6), .I1(R_6), .O(D[6])), D7_L(.I0(L_7), .I1(R_7), .O(D[7]));并行－串行转换器 没有启动命令时并行－串行转换器ser_out并行输入par_in 移位输入7位并行-串行转换器ser_out并行输入par_in 移位输入7位并行-串行转换器2.1 实验内容用Verilog HDL语言，采用结构化描述方法设计一个8位带并行输入的右移移位寄存器。
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。
集成移位寄存器实验报告
集成移位寄存器实验报告1.实验目的本次实验旨在通过使用集成移位寄存器来深入了解移位寄存器的工作原理，掌握其使用方法，并验证其功能。
通过实验，我们期望提高对集成电路的理解和实际操作能力，同时为今后的电子设计提供实践经验。
2.实验原理移位寄存器是数字电路中的重要组成部分，它能够将数据按照设定的位数向左或向右移动。
集成移位寄存器是一种四位或八位的移位寄存器，它由触发器和移位寄存器构成。
在时钟信号的控制下，数据在寄存器中向左或向右移动。
3.实验设备实验所需设备包括：集成移位寄存器、电源、时钟发生器、数据输入开关、测试仪器、示波器等。
4.实验步骤（1）按照电路图连接实验设备，确保电源和信号线的连接正确无误。
（2）设置时钟发生器，为移位寄存器提供时钟信号。
（3）设置数据输入开关，为移位寄存器提供输入数据。
（4）观察测试仪器的输出结果，记录实验数据。
（5）使用示波器观察移位寄存器的时序波形，了解其工作原理。
5.实验结果实验过程中，我们观察到移位寄存器的输出随着时钟信号的变化而变化。
当输入数据为0001时，经过四个时钟周期后，输出数据变为0100；当输入数据为1011时，经过四个时钟周期后，输出数据变为1100。
这说明移位寄存器能够将数据向左移动四位。
6.实验总结通过本次实验，我们深入了解了集成移位寄存器的工作原理和使用方法。
实验结果表明，移位寄存器能够实现数据的向左或向右移动，具有广泛的应用价值。
在今后的电子设计中，我们可以利用集成移位寄存器的特点来实现数据的处理和传输。
此外，本次实验也提高了我们的实践能力和对数字电路的理解。
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实验四：移位寄存器和计数器的设计
实 验 室： 实验台号： 日 期：
专业班级： 姓 名： 学 号：
一、 实验目的
1. 了解移位寄存器的工作过程。
2. 掌握任意进制计数器的设计方法。
二、 实验内容
（一）用D 触发器设计左移移位寄存器
（二）利用74LS161和74LS00设计实现任意进制的计数器
设计要求：
以实验台号的个位数作为所设计的任意进制计数器（0、1、2任选）。
三、 实验原理图
1.由D 触发器设计4位左移移位寄存器。
（输入二进制：11110000）
2.测试74LS161的功能
3.熟悉用74LS161设计十进制计数器的方法。
①利用置位端实现十进制计数器。
②利用复位端实现十进制计数器。
四、实验结果及数据处理
1.左移寄存器实验数据记录表
要求：输入二进制：11110000
2. 画出你所设计的任意进制计数器的线路图（计数器从零开始计数），并简述设
计思路。
答：在Q0和Q2之间接入一个与非门，使Q3Q2Q1Q0=0101时，计数器复位到0000。
1
五、思考题
1. 74LS161是同步还是异步，加法还是减法计数器?
答：同步加法计数器。
2.设计十进制计数器时将如何去掉后6个计数状态的?
答：在电路中加入一个与非门，当计数到第一个无效状态时，用这个与非门来检测这一状态，令其输出作为复位信号RD，强制所有的触发器置0。
即当Q3Q2Q1Q0=1010时，这个与非门的输入Q3Q1全为1，则输入为0。
用此低电平作为RD，使计数器复位到0000。
3. 谈谈电子实验的心得体会，希望同学们提出宝贵意见。