D触发器与移位寄存器模块功能测试
实验8移位寄存器逻辑功能测试及应用
实验8移位寄存器逻辑功能测试及应用一、实验目的1.了解移位寄存器的基本原理及逻辑功能。
2.掌握移位寄存器的逻辑功能测试方法。
3.学会使用移位寄存器进行逻辑功能的实际应用。
二、实验器材数字逻辑实验箱、示波器、连接线。
三、实验原理移位寄存器是一种能够存储和移动数据的逻辑电路。
它由多个触发器组成，每个触发器都与相邻的触发器连接，形成环形结构。
移位寄存器中的数据可以通过输入口输入，通过时钟信号控制触发器的状态变化，从而实现数据的移动。
移位寄存器有三种基本的逻辑功能：1.移动功能：数据可以向左或向右移动一个位置。
2.并行转移功能：数据可以从一个移位寄存器转移到另一个移位寄存器。
3.并行加载功能：可以将数据同时加载到多个触发器中。
四、实验步骤1.按照实验电路图连接实验电路。
将四个LED灯分别连接到74LS194寄存器的Q0、Q1、Q2、Q3输出端，将四个开关分别连接到74LS194寄存器的A、B、C、D输入端。
将实验箱提供的方波电压输入到74LS194寄存器的CP时钟输入端。
2.打开示波器，并将示波器的探头连接到74LS194寄存器的CP时钟输入端。
3.调整示波器的时间基准，使波形在示波器的显示屏上能够清晰可见。
调整示波器的垂直放大倍数，使波形的幅度适中。
4.分别将开关1、2、3、4打开或关闭，观察LED灯的亮灭情况，并观察示波器上的波形变化。
五、实验结果分析根据实验步骤中的操作，可以得到如下运行结果：1.当开关1打开时，移位寄存器内的数据向右移动一个位置，即Q3→Q2→Q1→Q0→Q3、LED灯的亮灭情况和示波器上的波形变化均符合预期，实验成功。
2.当开关2打开时，移位寄存器内的数据向左移动一个位置，即Q0→Q3→Q2→Q1→Q0。
LED灯的亮灭情况和示波器上的波形变化均符合预期，实验成功。
3.当开关3打开时，移位寄存器内的数据从最右端向左移动一个位置，即Q3→Q3→Q2→Q1→Q0。
LED灯的亮灭情况和示波器上的波形变化均符合预期，实验成功。
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。
实验三 集成触发器的逻辑功能测试
实验三集成触发器的逻辑功能测试一实验目的1．熟悉JK触发器的基本原理及逻辑功能。
2．熟悉D触发器的基本原理及逻辑功能，并掌握其寄存器移位功能。
3．触发器应用。
二、实验仪器及器件仪器：逻辑箱，数字万用表器材：74LS74、74LS76三、实验基本原理JK触发器有J输入端和K输入端，而其R D端和S D端则具有置“0”置“1”功能，逻辑功能如下：Q当J=K=1时，CP脉冲作用下，触发器状态翻转，写成Q n+1=n当J=K=0时，CP脉冲作用下，触发器保持原状态，写成O n+1=Q n。
当J=1，K=0时，在CP脉冲作用下，触发器置“1”，写成Q n+1=1。
当J=0，K=1时，在CP脉冲作用下，触发器置“0”，写成Q n+1=0。
四、触发器的逻辑功能测试：1．JK触发器（选择74LS76）（1）触发器置“0”“1”的功能测试：将S D、R D分别接开关K i+1、K i，Q、Q分别接发光二极管L i+1，L i，按表5—1要求改变S D，R D（J，K，CP处于任意状态），并在S D R D作用期间，任意改变J、K、CP的状态，观察Q和Q的状态，将结果记录于表5—1。
表5—1JK触发器菜单将J、K分别接开关，而上述实验中的S D、R D所接开关保持，并置于S D=1，R D=1的状态，时钟CP接单脉冲信号源的输出P+，按表5—2要求，将结果记录于表5—2。
2．D 触发器：（选择74LS74）（1） 触发器置“0”置“1”功能的测试：将S D 、R D 分别接开关，Q 、Q 分别接发光二极管，按表5—3要求改变S D 、R D （D 及CP 处于任意状态）并在S D 、R D 作用期间，任意改变D 与CP 的状态，测试S D 、RD 的功能，并将测试结果记录于表5—3。
表5—3D 触发器S D 、R D 菜单（2） 对D 触发器逻辑功能的测试，结果记录于表5—4。
表5—触发器逻辑菜单五、触发器应用：1． 用JK 触发器（74LS76）组成三位串行累加计数器如下图。
移位寄存器实验报告
移位寄存器实验报告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. 了解二进制加法计数器的工作过程。
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4个D触发器改成的4位异步二进制加法计数器（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：111100002.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。
8进制利用复位法实现8进制计数器，8=1000B，将A端同与非门相连，当A端=1时，使复位端获得信号，复位，从而实现8进制。
五、思考题1. 74LS161是同步还是异步，加法还是减法计数器?答：在上图电路中74LS161是异步加法计数器。
2. 设计十进制计数器时将如何去掉后6个计数状态的?答：通过置位端实现时，将Q0、Q3 接到与非门上，输出连接到置位控制端。
当Q3=1，Q2=0，Q1=0，Q0=1，即十进制为9时，与非门输入端Q0、Q3同时为高电平，位控制端为低电位，等到下一个CP上升沿到来时，完成置数，全部置为0。
3. 谈谈电子实验的心得体会，希望同学们提出宝贵意见。
答：通过这学期的电子实验，我对电子电路有了更加深入地了解。
初步了解了触发器、寄存器、计数器等电子元件的使用。
将理论与实践相结合，更加深入的了解了电子技术，学到了很多，对这学期的电子实验十分满意。
Multisim之移位寄存器
D 触发器构成的移位寄存器一、实验目的1、熟悉Multisim 软件的使用方法。
2、加深对触发器工作原理的理解。
3、掌握D 触发器逻辑功能的应用。
4、了解触发器的两种触发方式（脉冲电平触发和脉冲边沿触发）及触发特点。
二、虚拟实验仪器及器材直流电源、信号发生器、逻辑分析仪等仪器等。
74LS74引脚图 74LS74逻辑图三、实验原理D 触发器在时钟脉冲CP 的前沿（正跳变0到1）发生翻转，触发器的次态取决于脉冲上升沿到来之前D 端的状态，即=D 。
因此，它具有置0、置1两种功能。
由于CP=1期间电路具有维持阻塞作用，所以在CP=1期间，D 端的数据状态变化，不会影响触发器的输出状态。
和分别是决定触发器初始状态的直接置0、置1端。
当不需要强迫置0、置1时，和端都应置高电平（如接+5V 电源）。
74LS74、74LS175等均为上升沿触发的边沿触发器。
触发器的应用很广，可用作数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生器等。
U1A74LS74D1D21Q5~1Q6~1CLR11CLK 3~1PR4四、实验内容：1、逻辑功能验证。
在仿真平台画出如下电路图：2、仿真运行分析逻辑分析仪显示的波形如图所示。
图中，“1”为Q1端输出信号的波形，“2”为Q2端输出信号的波形，“3”为Q 3输出信号的波形，“4”为Q4输出信号的波形。
由图可知，4个D触发器一次输出输入数据，高位触发器与地位触发器的输出波形只差一个脉冲周期。
过4个时钟脉冲后,4个触发器的输出状态Q4Q3Q2Q1与输入数码D4D3D2D1相对应。
四、收获与感想在本次实验中我清楚的认识到软件仿真的快捷与方便，使用软件仿真可以快捷迅速的对电路进行查错，修正。
省时省力。
尤其对较复杂的电路，搭建电路进行硬件仿真比较困难耗时，而且还会浪费资源，如果在软件调试成功后，在进行硬件电路的搭建就比较方便快捷，而且硬件电路的功能也比较容易实现。
刚开始使用Multisim的时候，有很多次仿真结果与实际差很多，不过仿真终究是在理想情况下对电路进行的模拟，与现实的结果会有较大的差距，但并不能否认它的用处，因为在熟悉之后就可以根据经验由仿真数据进行实际电路的评估与制作。
实验五 D触发器 功能测试及其应用
D触发器 触发器
功能测试及其应用
D触发器的功能测试 触发器的功能测试
74LS74型双 触发器芯片引脚图 型双D触发器芯片引脚图 型双
Vcc 2RD
14 13
2D
12
2CP
11
2SD
10
2Q
9
2Q
8
D
RD
Q Q
CP SD D
Q
CP SD
1 2 3
RD Q
6 7
4
5
1RD
1D
1CP
1SD
1Q
1Q
CP
K
J
Q
输入端指示灯 输入端插孔 输入控制开关
J 0 0 0 0 1 1 1 1
用J-K触发器构成二进制计数器 触发器构成二进制计数器
2Q 1Q 输出端指示灯 输出端插孔 +5V 表6-3
74LS112
CP 1 2 3 4
Q2
Q1
CP单脉冲按键 单脉冲按键
J-K触发器演示 触发器演示 讲解结束
GND
D触发器功能测试的引脚连线图
输出端指示灯
强迫置位端功能测试
+5V Q 输出端插孔 表5-1
74LS74A
RD S D
0 0
RD SD 输入端指示灯 输入端插孔 输入控制开关
Q
不用
0 1 0 1
1 1
D触发器功能测试的引脚连线图
输出端指示灯 Q 输出端插孔 +5V 表5-2
D触发器逻辑功能测试 触发器逻辑功能测试
74LS74A
D 0 0 1
Qn 0 1 0 1
Qn+1
RD D
CP SD 输入端指示灯 输入端插孔
触发器实验报告
触发器实验报告一、实验目的本次触发器实验的主要目的是深入了解触发器的工作原理、功能特性以及在数字电路中的应用。
通过实际操作和观察，掌握触发器的基本概念，熟悉其逻辑功能和时序特性，为后续更复杂的数字电路设计和分析打下坚实的基础。
二、实验设备与器材1、数字电路实验箱2、示波器3、逻辑分析仪4、若干集成电路芯片，包括 D 触发器、JK 触发器等三、实验原理（一）D 触发器D 触发器是一种在时钟脉冲上升沿或下降沿触发的触发器。
当 D 输入端的数据在时钟脉冲作用下被传输到输出端 Q。
其逻辑表达式为：Q(n+1) ＝ D 。
（二）JK 触发器JK 触发器具有置 0、置 1、保持和翻转四种功能。
当 J ＝ 1，K ＝ 0 时，触发器置 1；当 J ＝ 0，K ＝ 1 时，触发器置 0；当 J ＝ K ＝ 0 时，触发器保持原态；当 J ＝ K ＝ 1 时，触发器翻转。
其逻辑表达式为：Q(n+1) ＝ JQ' ＋ K'Q 。
四、实验内容与步骤（一）D 触发器功能测试1、按照实验电路图在数字电路实验箱上连接好 D 触发器芯片。
2、将 D 输入端分别接高电平和低电平，通过示波器观察时钟脉冲和输出端 Q 的波形，记录实验结果。
（二）JK 触发器功能测试1、依照实验电路图搭建 JK 触发器的实验电路。
2、分别设置 J、K 输入端的不同组合，观察并记录输出端 Q 的状态变化。
（三）触发器的级联1、将多个 D 触发器或 JK 触发器级联，形成移位寄存器。
2、输入串行数据，观察移位寄存器的输出结果。
五、实验数据与结果分析（一）D 触发器实验结果当 D 输入端接高电平时，在时钟脉冲上升沿，输出端 Q 变为高电平；当 D 输入端接低电平时，在时钟脉冲上升沿，输出端 Q 变为低电平。
这与 D 触发器的逻辑功能相符，验证了其正确性。
（二）JK 触发器实验结果在不同的 J、K 输入组合下，JK 触发器的输出端 Q 呈现出置 1、置0、保持和翻转的状态，与理论预期完全一致。
d触发器构成的双向移位寄存器
d触发器构成的双向移位寄存器一、概述双向移位寄存器是一种能够实现数据在两个方向上移位的寄存器，其常用于串行通信、计数器等电路中。
其核心部件为d触发器构成的双向移位寄存器。
二、d触发器d触发器是一种基本的时序电路，其输入为数据输入端d和时钟输入端clk，输出为输出端q和反相输出端q'。
当clk上升沿到来时，其将输入端d的值传输到输出端q上，并保持该状态直到下一个时钟上升沿到来。
三、双向移位寄存器1. 正向移位当控制信号sel=0时，数据从右侧进入寄存器，并从左侧出去。
具体实现方式为：将右侧d触发器的数据输入端连接至外部数据线，左侧d触发器的数据输入端连接至右侧d触发器的输出端。
2. 反向移位当控制信号sel=1时，数据从左侧进入寄存器，并从右侧出去。
具体实现方式为：将左侧d触发器的数据输入端连接至外部数据线，右侧d触发器的数据输入端连接至左侧d触发器的输出端。
四、构成原理双向移位寄存器由两个d触发器构成，其中一个为正向移位的d触发器，另一个为反向移位的d触发器。
控制信号sel用于控制数据的进出方向。
1. 正向移位当sel=0时，右侧d触发器接收外部数据输入，左侧d触发器接收右侧d触发器的输出。
当时钟上升沿到来时，右侧d触发器将数据传递至左侧d触发器，并保持该状态直到下一个时钟上升沿到来。
此时，左侧d触发器将其输出端的值传递至外部输出线。
2. 反向移位当sel=1时，左侧d触发器接收外部数据输入，右侧d触发器接收左侧d触发器的输出。
当时钟上升沿到来时，左侧d触发器将数据传递至右侧d触发器，并保持该状态直到下一个时钟上升沿到来。
此时，右侧d触发器将其输出端的值传递至外部输出线。
五、应用场景双向移位寄存器常用于串行通信、计数器等电路中。
在串行通信中，双向移位寄存器可实现数据在串行通信线路中的进出操作；在计数器中，双向移位寄存器可实现计数器的正向和反向计数操作。
六、总结双向移位寄存器是一种能够实现数据在两个方向上移位的寄存器，其核心部件为d触发器构成的双向移位寄存器。
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D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验原理
RS触发器及其电路结构
把两个与非门的输入输出交叉连接即可构成基本RS触发器。 约束条件：不允许 SD= RD=0.
注：正是由于引入反馈，才使电路具有记忆功能。
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验原理
RS触发器工作原理
不允许
1Q
Q1
1Q
&
&
&
00
SD
RD
1D C1
D CP
CP D Qn+1 说明 无跳变 X Qn 保持
0 0 存数 11
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验原理
Q
Q
SD
RD
CP
1D C1
t
D CP
D
动作特点：触发器保存下来的
0
t
状态是CP 作用沿到达时刻的 输入状态。 特别注意：当 D 端信号和 CP 作用沿同时跳变时，触发器存
实验三 D触发器与移位寄存器的功能及测试
下次实验：书实验十 计数器的设计
下面进入实验环节
RS触发器逻辑符号
与非门构成：
0 触发有效，
S
R SD 端是置1端
RD 端是清0端
SD RD
特性表 Sd Rd Qn+1 说 明 0 0 1* 不允许 0 1 1 置1 1 0 0 清0 1 1 Qn 保 持
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验原理
D触发器及其电路结构
Qn+1= D
Q
Q
SD
Q
0
设初态Q=0
t
入的是 D 跳变前的状态。
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验原理
移位寄存器
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。
RD
SD
置1
Q0
& 1
RD
0Q
& 1
SD
清0
Q1
& 0
RD
原态 保持
0Q
Q1
&
11 SD
&
01 RD
原态 1Q
& 10
SD
保持
3、特性表 Sd Rd Qn+1 说 明
Q 0 0 0 1* 不允许
&
11 RD
01 10 11
1 置1 0 清0 Qn 保 持
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验原理
数字逻辑与数字系统实验
实验三：D触发器与移位寄存器的功能测试
实验目的
❖ 学习D触发器和移位寄存器的工作原理； ❖ 掌握D触发器和移位寄存器的功能的测试方法。
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验原理
什么是触发器
数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类 组合逻辑电路的基本单元是基本门； 时序逻辑电路的基本单元是触发器。 触发器的必备特点 ①具有两个能自行保持的稳态(1态或0态)； ②外加触发信号时，电路的输出状态可以翻转； ③在触发信号消失后，能将获得的新态保存下来。 触发器的分类 按电路结构分： ①基本触发器、②同步触发器、③主从触发器、④边沿触发器 按逻辑功能分： ①RS触发器、 ② JK触发器、 ③ T触发器、④ D触发器
1 1 0101
1 1 0101
1 1 0101
1 1 0101
1 1 0101
时钟 CLOCK
X ↑ ↑ ↑ ↑
输出
QAQBQCQD
功能 描述
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验内容
思考题
• 用74LS194构成一个左循环移位寄存器，画出电路图并验证之； • 用74LS194构成一个右循环移位寄存器，画出电路图并验证之；
实验内容
2.测试移位寄存器模块74194的逻辑功能
（1）新建原理图文件Test_74194.bdf；如下图
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验内容
（2）编译；建立波形文 件；仿真；填表。
操 作
复位 CLR
10
21
31
41
51
控制 S1S0 XX
10 11 01 00
输入
串入 SL SR
ABCD
21
10
10 11
0101
↑ {QBQCQD (SL) }(n） 左移
31
01
01 11
0101
↑
{(SR)QAQBQC}(n） 右移
4 1 11 X X 0 1 0 1
↑
ABCD
置数
5 1 00 X X 0 1 0 1
↑
{QAQBQCQD}(n） 保持
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验内容
实验原理
74LS194的使用方法
• 74LS194有5种不同操作模式：清零、左移、右移、置数以 及保持。S1、S0和CR 端的控制作用如下表所示。
操 作
复位 CLR
控制 S1S0输入 Nhomakorabea串入 SL SR
DCBA
时钟 CLOCK
输出
QAQBQCQD
1 0 XX X X 0 1 0 1
X
0000
功能 描述
清零
1.测试D触发器模块的逻辑功能
(1)新建项目或打开项目 --*.qpf
(2)新建原理图文件--*.bdf
(3)编译；建仿真波形文件--*.vwf; 将所有的输入输出点加到仿真文 件中，D、PR、CLR、CLK的设 定值见下表：
(4)分配管脚:为 输入输出信号 分析管脚，编 译，下载。
Qn+1= D
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试
实验原理
实验原理-74LS194芯片介绍
• A、B、C、D为并行输入端；QA、QB、 QC、QD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。
D触发器与移位寄存器的逻辑功能及测试