实验五移位寄存器及其应用共10页文档
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。
实验5移位寄存器
注意事项：
实验过程中认真分析实验原理编写代码，防止书本、书包等物品与实验设备接触，以免造成不必要的麻烦。
二．实验内容
1．实验现象与结果
（1）移位寄存器的VHDL实验代码如下：
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
signal reg8:std_logic_vector(7 downto 0);
begin
process(clk,load)
begin
if clk'event and clk='1'then
if load='1'then
reg8<=din;--装载新数据
elseownto 1);
应用：移位寄存器可以构成计数器，顺序脉冲发生器，串行累加器，串并转换，并串转换等。
教师评语及评分：
签名：年月日
entity shift is
port (clk,load:in std_logic;
din:in std_logic_vector(7 downto 0);
dout:out std_logic_vector(7 downto 0);
qb:out std_logic);
end shift;
architecture behav of shift is
这里我们实现移位寄存器的VHDL表述与设计。移位寄存器是时序电路，其设计程序一定会涉及不完整条件语句的使用。这个设计是带有同步预置控制功能的8位右移移位寄存器。CLK是移位是时钟信号，DIN是8位并行预置数据端口，LOAD是并行数据预置使能信号，QB是串行输入端口，DOUT是移位并行输出。此电路的工作原理是：当CLK上升沿来到时进程被启动，如果这时预置使能LOAD为高电平，则将输入端口的8位二进制数并行置入移位寄存器中，作为串行右移输出的初始值；如果LOAD为低电平，则执行语句：
移位寄存器
n n n Q0 Q1 Qn Q3 2
现代电子技术实验
移位寄存器的扩展
实验目的
实验原理
74LS194（1） 74LS194（1）
实验内容
74LS194（2） （ ）
注意事项
串行输入
构成八位右移串行移位寄存器
现代电子技术实验
2、环形计数器（又称循环移位寄存器） 、 又称循环移位寄存器）
把移位寄存器的串行输入端与输出端相连可以 构成环形计数器。 相连， 构成环形计数器。例：DSR和Q3相连，可构成右移环 形计数器。 形计数器
0 0 0 1 0
现代电子技术实验
有效 状态
0 1 74X194
该电路不能自启动
现代电子技术实验
首先应给输出端赋初值，此时 首先应给输出端赋初值，此时S1 S0为11。 。 再将S 改为01，使之工作在右移状态。 再将 1 S0改为 ，使之工作在右移状态。
实验目的
CP 1
1
Q0 1 0 0 0 1
Qn Q3 QQ 2 n
n 0
n 1
0 X X 1 1 1 1 1 1
X X
X X X d0 X
X X ↑ a
X X X b c
0
0 b
n 0
0 c
n 1
0 d
n
d a
0 1 d0 1 0 0 0 X X
↑ X ↑ X X X
X X X d0 X X X X X X
Q Q Q2 d0
Qn Q3 Q1 2 n
现代电子技术实验
用双踪示波器观测波形时应选择恰当的触发源。 用双踪示波器观测波形时应选择恰当的触发源。
y1
y2 若选用y 若选用 2 做触发源 示波器上显 示的y 示的 2波形
实验五移位寄存器及其应用
实验五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。
根据移位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CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图10－1所示。
图10－1 CC40194的逻辑符号及引脚功能其中 D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q、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、S为操作模式控制端；R C为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。
CC40194有5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移(方向由Q0→Q3)，左移（方向由Q3→Q），保持及清零。
S 1、S和R C端的控制作用如表10－1。
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；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。
本实验研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串、并行转换。
(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10－2所示，把输出端 Q3和右移串行输入端SR相连接，设初始状态QQ1Q2Q3＝1000，则在时钟脉冲作用下Q0Q1Q2Q3将依次变为0100→0010→0001→1000→……，如表10－2所示，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10－2 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5 移位寄存器及其应用
5
6 7 8
0111
0011 0001 0Hale Waihona Puke 006五．实验报告要求
1．测试移位寄存器74LS194的逻辑功能，分析实
验结果，总结74LS194的逻辑功能。
2．画出4位右移环形计数器、左移环形计数器和
右移扭环形计数器的电路图并填表。
7
１台 1片 １片
1
00
00
02
20
86
51
74
74
连续脉冲 单脉冲
194
2
三．实验内容 １．测试74LS194的逻辑功能
RD 异步置0端
CP：时钟脉冲输入端 S1、S0为操作模式控制端 D0-D3为并行输入端； Q0-Q3为并行输出端 DIL为左移串行输入端
3
DIR为右移串行输入端；
测试74LS194的逻辑功能：
S1 S0 CP DIL DIR D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3
功能总结
清零
并行置数 清零 右移1位 右移1位 右移1位 右移1位 清零 左移1位 左移1位 左移1位
0 ×× × × × × × × × 0 0 0 0
1
1 1
1 0 ↑
1 0 ↑
1 × ××× × 0 0 0 1
1 × ××× × 0 0 1 1
按表5.2所规定的输入状态，逐项进行测试。
置零 模式 时钟 串行 输入 输出
RD 0 ×× × × × × × × × 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 ↑ × × a b c d a b c d 0 1 ↑ × 0 ××× × 0 0 0 0 0 1 ↑ × 1 ××× × 1 0 0 0 0 1 ↑ × 0 ××× × 0 1 0 0 0 1 ↑ × 0 ××× × 0 0 1 0 1 0 ↑ 1 0 ↑ 0 × ××× × 0 0 0 0 0 × ××× × 0 0 0 0 0 ×× × × × × × × × 0 0 0 0
移位寄存器及其应用
实训八移位寄存器及其应用一、实训目的1．掌握移位寄存器74LS194的逻辑功能及其测试方法；2．熟悉移位寄存型的典型应用电路。
二、实训内容1．移位寄存器74LS194的功能测试；2．74LS194构成8位数的序列信号发生器。
三、实训主要元件1．74LS194（4位双向移位寄存器）外引线排列图（详细资料见后附表）四、实训原理、步骤及要求（一）原理：1．74LS194（4位双向移位寄存器）74LS194（4位双向移位寄存器）是一种功能很强的通用寄存器，其逻辑功能如附表所示。
从功能表中可见，它具有并行输入、并行输出、左移和右移及保持等功能。
这些功能均通过模式控制端M0、M1来确定。
当M0=M1=0时，寄存器处于保持状态；当M0=M1=1时，寄存器处于并行输入并行输出功能，即在CP上升沿作用下，加到并行数据输入（D0~D3）的数据被送到Q0~Q3；当M0=0、M1=1时，寄存器处于左移操作（Q3向Q0方向），数据从左移串行数据输入（D SL）送入；当M0=1、M1=0时，寄存器处于右移操作（Q0向Q3方向），数据从右移串行数据输入（D SR）送入。
（二）实训步骤及要求1．74LS194（4位双向移位寄存器）的功能测试表1 74LS194功能表将CP端接逻辑开关，其它需要设置和改变状态的端，可通过临时改变电位（接+5V电源为高电平，接地为低电平）来实现不同状态，Q0~Q3输出端接（LED管）。
先设定有确定取值的输入端的状态，然后，送入时钟脉冲，观察LED管状态，确定Q0~Q3输出端的状态。
通过Q0~Q3输出端的现态与次态或输入端D0~D3、D SR、D SL的关系，从而确定寄存器实现的逻辑功能。
2．74LS194构成8位数的序列信号发生器（1）利用74LS194循环寄存的功能，再通过特定的反馈电路，将一个反馈信号送到串行输入端，则可实现特定的序列信号。
序列信号的长度和数值与移位寄存器的位数及反馈信号的逻辑功能值有关。
移位寄存器及其应用58501
三、实验内容
1 、测试74LS194（或CC40194）的逻 辑功能
2、环形计数器
自拟实验线路用并行送数法予置寄存器为某二进制 数码（如0100），然后进行右移循环，观察寄存 器输出端状态的变化，记入表7－6中。
2、实现数据串、并行转换
(1)串行输入、并行输出 按图7－3接线，进行右移串入、并出实验，串入数码自定；改接线路用左移 方式实现并行输出。自拟表格，记录之。
实验题目
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）熟悉移位寄存二、实验设备与器件
1、＋5V直流电源； 2、逻辑电平显示器 ； 3、连续脉冲源； 4、单次脉冲源； 5、逻辑电平开关； 6、74LS194×2（CC40194）、74LS00 和74LS20
(2)并行输入、串行输出 按图7－4接线，进行右移并入、串出实验，并入数码自定。再改接线路 用左移方式实现串行输出。自拟表格，记录之。
用74LS20与74LS00完成
四、注意事项
1、接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。 2、电源电压使用范围为＋4.5V～＋5.5V之间，实 验中要求使用Vcc＝＋5V。电源极性绝对不允许接错。 3、输出端不允许并联使用（集电极开路门(OC)和 三态输出门电路(3S)除外）。否则不仅会使电路逻辑功 能混乱，并会导致器件损坏。 4、输出端不允许直接接地或直接接＋5V电源，否 则将损坏器件，有时为了使后级电路获得较高的输出电 平，允许输出端通过电阻R接至Vcc，一般取R＝3～5.1 KΩ 。 5、级联芯片实现多位计数功能时芯片之间的连接 关系。
移位寄存器及其应用
实验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、并行转换和构成环形计数器。
二、实验原理１、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一次左移或右移。
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。
根据移位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。
２、本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图所示。
其中D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；S R为右移串行输入端，S L为左移串行输入端；S1、S0为操作模式控制端；C R为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。
功能见表8-1。
表8-1CC40194功能表功能输入输出CP R C S1S0S R S L D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3清除×0××××××××0000送数↑111××a b c d a b c d右移↑101D SR×××××D SR Q0Q1Q2左移↑110×D SL××××Q1Q2Q3D SL保持↑100××××××Q0n Q1n Q2n Q3n保持↓1××××××××Q0n Q1n Q2n Q3n３、移位寄存器的应用可构成移位寄存器形计数器；：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等。
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实验五 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。
根据移位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CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图10－1所示。
图10－1 CC40194的逻辑符号及引脚功能
其中 D 0、D 1 、D 2 、D 3为并行输入端；Q 0、Q 1、Q 2、Q 3为并行输出端；S R 为右移串行输入端，S L 为左移串行输入端；S 1、S 0 为操作模式控制端；
R C 为直接无条件清零端；CP 为时钟脉冲输入端。
CC40194有5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移(方向由Q 0→Q 3)，左移（方向由Q 3→Q 0），保持及清零。
S 1、S 0和R C 端的控制作用如表10－1。
表10－1
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；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。
本实验研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串、并行转换。
(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10－2所示，把输出端 Q
3和右移串行输入端S
R
相连接，设初始状态
Q
0Q
1
Q
2
Q
3
＝1000，则在时钟脉冲作用下Q
Q
1
Q
2
Q
3
将依次变为0100→0010→0001
→1000→……，如表10－2所示，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10－2 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。
表10－2
图 10－2 环形计数器
如果将输出Q
O 与左移串行输入端S
L
相连接，即可达左移循环移位。
(2)实现数据串、并行转换
①串行/并行转换器
串行/并行转换是指串行输入的数码，经转换电路之后变换成并行输出。
图10－3是用二片CC40194（74LS194）四位双向移位寄存器组成的七位串/并行数据转换电路。
图10－3 七位串行 / 并行转换器
电路中S
0端接高电平1，S
1
受Q
7
控制，二片寄存器连接成串行输入右移
工作模式。
Q
7是转换结束标志。
当Q
7
＝1时，S
1
为0，使之成为S
1
S
＝01的串
入右移工作方式，当Q
7＝0时，S
1
＝1，有S
1
S
＝10，则串行送数结束，标志
着串行输入的数据已转换成并行输出了。
串行/并行转换的具体过程如下：
转换前，R C 端加低电平，使1、2两片寄存器的内容清0，此时S 1S 0＝11，寄存器执行并行输入工作方式。
当第一个CP 脉冲到来后，寄存器的输出状态Q 0～Q 7为01111111，与此同时S 1S 0变为01，转换电路变为执行串入右移工作方式，串行输入数据由1片的S R 端加入。
随着CP 脉冲的依次加入，输出状态的变化可列成表10-3所示。
表10－3
由表10－3可见，右
移操作七次之后，Q 7变为0，S 1S 0又变为11，说明串行输入结束。
这时，串行输入的数码已经转换成了并行输出了。
当再来一个CP 脉冲时，电路又重新执行一次并行输入，为第二组串行数码转换作好了准备。
② 并行/串行转换
器
并行/串行转换器是指并行输入的数码经转换电路之后，换成串行输出。
图10－4是用两片CC40194（74LS194）组成的七位并行/串行转换电路，
它比图10－3多了两只与非门G 1和G 2，电路工作方式同样为右移。
图10－4 七位并行 / 串行转换器
寄存器清“0”后，加一个转换起动信号（负脉冲或低电平）。
此时，由于方式控制S 1S 0为11，转换电路执行并行输入操作。
当第一个CP 脉冲到来后，Q 0Q 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7的状态为0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7，并行输入数码存入寄存器。
从而使得G 1输出为1，G 2输出为0，结果，S 1S 2变为01，转换电路随着CP 脉冲的加入，开始执行右移串行输出，随着CP 脉冲的依次加入，输出状态依次右移，待右移操作七次后，Q 0～Q 6的状态都为高电平1,与非门G 1输出为低电平，G 2门输出为高电平,S 1S 2又变为11，表示并/串行转换结束，且为第二次并行输入创造了条件。
转换过程如表10－4所示。
表10－4
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，可把几片移位寄存器用级连的方法来扩展位数。
三、实验设备及器件
1、 ＋5V 直流电源
2、 单次脉冲源
3、 逻辑电平开关
4、 逻辑电平显示器
5、 CC40194×2（74LS194） CC4011(74LS00) CC4068(74LS30) 四、实验内容
1 、测试CC40194（或74LS194）的逻辑功能 按图10－5接线，R C 、S 1、S 0、S L 、
S R 、D 0、D 1、D 2、D 3输出插口；Q 0、Q 1、Q 2、Q 3显示输入插口。
CP 表10－5试。
图10－5 CC40194逻
辑功能测试
(1) 清除：令R C ＝0，其它输入均为任意态，这时寄存器输出Q 0、Q 1、Q 2、
Q 3应均为0。
清除后，置R C ＝1 。
(2)送数：令R C ＝S 1＝S 0＝1 ，送入任意4位二进制数，如D 0D 1D 2D 3＝abcd ，加CP 脉冲，观察CP ＝0 、CP 由0→1、CP 由1→0三种情况下寄存器输出状态的变化，观察寄存器输出状态变化是否发生在CP 脉冲的上升沿。
(2)右移：清零后，令R C ＝1，S 1＝0，S 0＝1，由右移输入端S R 送入二
进
制数码如0100，由CP端连续加4个脉冲，观察输出情况，记录之。
(4) 左移：先清零或予置，再令R C＝1，S
1＝1，S
＝0，由左移输入端
S
L
送入二进制数码如1111，连续加四个CP脉冲，观察输出端情况，记录之。
(5) 保持：寄存器予置任意4位二进制数码abcd，令R C＝1，S
1＝S
＝0，
加CP脉冲，观察寄存器输出状态，记录之。
2、环形计数器
自拟实验线路用并行送数法予置寄存器为某二进制数码（如0100），然后进行右移循环，观察寄存器输出端状态的变化，记入表10－6中。
表10－5
表10－6
3、实现数据的串、并行转换
(1)串行输入、并行输出
按图10－3接线，进行右移串入、并出实验，串入数码自定；改接线路用左移方式实现并行输出。
自拟表格，记录之。
(2)并行输入、串行输出
按图10－4接线，进行右移并入、串出实验，并入数码自定。
再改接线路用左移方式实现串行输出。
自拟表格，记录之。
五、实验预习要求
1、复习有关寄存器及串行、并行转换器有关内容。
2、查阅CC40194、CC4011及CC4068 逻辑线路。
熟悉其逻辑功能及引脚排列。
3、在对CC40194进行送数后，若要使输出端改成另外的数码，是否一
定要使寄存器清零？
4、使寄存器清零，除采用R C输入低电平外，可否采用右移或左移的方法？可否使用并行送数法？若可行，如何进行操作？
5、若进行循环左移，图10－4接线应如何改接？
6、画出用两片CC40194构成的七位左移串/ 并行转换器线路。
7、画出用两片CC40194构成的七位左移并/ 串行转换器线路。
六、实验报告
1、分析表10－4的实验结果，总结移位寄存器CC40194的逻辑功能并写入表格功能总结一栏中。
1、根据实验内容2 的结果，画出4位环形计数器的状态转换图及波形
图。
2、分析串/ 并、并/ 串转换器所得结果的正确性。
3、希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：
4、1、宁可辛苦一阵子，不要苦一辈子。
5、2、为成功找方法，不为失败找借口。
6、3、蔚蓝的天空虽然美丽，经常风云莫测的人却是起落无从。
但他
往往会成为风云人物，因为他经得起大风大浪的考验。
7、。