移位寄存器
移位寄存器实验报告结果
一、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建移位寄存器实验电路，验证移位寄存器的逻辑功能，并了解其在数字系统中的应用。
实验内容包括：移位寄存器的基本原理、实验电路搭建、实验现象观察和结果分析。
二、实验原理移位寄存器是一种具有移位功能的寄存器，它可以实现数据的串行输入和串行输出。
在时钟脉冲的作用下，移位寄存器中的数据可以依次左移或右移。
根据移位寄存器存取信息的方式不同，可分为串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。
本实验选用的是4位双向通用移位寄存器，型号为74LS194或CC40194。
74LS194具有5种不同操作模式：即并行送数寄存、右移、左移、保持及清零。
其逻辑符号及引脚排列如图1所示。
图1 74LS194的逻辑符号及其引脚排列三、实验电路搭建1. 电路元件准备：74LS194芯片、电阻、电容、二极管、连接线等。
2. 电路搭建：按照图1所示，将74LS194芯片的引脚与电阻、电容、二极管等元件连接，形成移位寄存器实验电路。
3. 电源连接：将电源正负极分别连接到电路板上的VCC和GND端。
四、实验现象观察1. 实验现象一：串行输入，并行输出。
（1）将74LS194的SR端接地，SL端接高电平，S1、S0端接高电平，CR端接地。
（2）使用串行输入端输入数据，观察并行输出端的数据变化。
（3）实验现象：当输入串行数据时，并行输出端依次输出对应的数据。
2. 实验现象二：并行输入，串行输出。
（1）将74LS194的SR端接地，SL端接高电平，S1、S0端接低电平，CR端接地。
（2）使用并行输入端输入数据，观察串行输出端的数据变化。
（3）实验现象：当输入并行数据时，串行输出端依次输出对应的数据。
3. 实验现象三：左移、右移操作。
（1）将74LS194的SR端接地，SL端接高电平，S1、S0端分别接高电平和低电平，CR端接地。
（2）观察移位寄存器中的数据在时钟脉冲的作用下左移或右移。
（3）实验现象：在时钟脉冲的作用下，移位寄存器中的数据依次左移或右移。
什么是电路中的移位寄存器
什么是电路中的移位寄存器电路中的移位寄存器是一种重要的数字电路元件，用于在计算机与数字系统中实现数据存储、传输和处理的功能。
它能够以特定的方式存储和移动数据位，以满足不同的应用需求。
本文将介绍移位寄存器的定义、工作原理、分类以及应用领域，以及对于这些内容的深入讨论。
一、定义移位寄存器是一种能够保存、移动和处理二进制数据的电路元件。
它可以在时钟信号的控制下，将数据位从一个位置移动到另一个位置，实现数据的传输和存储。
移位寄存器通常由触发器、逻辑门和控制电路组成。
二、工作原理移位寄存器的工作原理基于触发器的特性，触发器是一种能够存储一个位信息的电路元件。
在移位寄存器中，触发器被连接成一个环状结构，形成一个寄存器单元。
时钟信号的上升沿或下降沿触发触发器的工作，使得数据位可以在触发器之间传输。
三、分类根据数据的传输方式，移位寄存器可以分为以下几种类型：串行输入/串行输出（SISO）寄存器、并行输入/串行输出（PISO）寄存器、串行输入/并行输出（SIPO）寄存器、并行输入/并行输出（PIPO）寄存器。
不同类型的移位寄存器适用于不同的应用情况。
1. 串行输入/串行输出(SISO)寄存器：每个时钟周期只能输入或输出一个数据位。
适用于需要一位一位地进行数据处理的应用，如二进制计数器。
2. 并行输入/串行输出(PISO)寄存器：能够一次性输入多个数据位，但每个时钟周期只能输出一个数据位。
适用于需要将并行数据串行输出的应用，如帧同步。
3. 串行输入/并行输出(SIPO)寄存器：每个时钟周期只能输入一个数据位，但可以一次性输出多个数据位。
适用于需要从串行数据中提取并行数据的应用，如数据解码。
4. 并行输入/并行输出(PIPO)寄存器：能够一次性输入和输出多个数据位。
适用于需要同时处理并行数据的应用，如数字滤波器。
四、应用领域移位寄存器在数字电路中有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 数据存储：移位寄存器可以用于保存计算机或数字系统中的数据。
移位寄存器
移位寄存器移位寄存器是暂时存放数据的部件，同时它还具有移位功能。
一、特点和分类从逻辑结构上看，移位寄存器有以下两个显著特征：(1)移位寄存器是由相同的寄存单元所组成。
一般说来，寄存单元的个数就是移位寄存器的位数。
为了完成不同的移位功能，每个寄存单元的输出与其相邻的下一个寄存单元的输入之间的连接方式也不同。
(2)所有寄存单元共用一个时钟。
在公共时钟的作用下，各个寄存单元的工作是同步的。
每输入一个时钟脉冲，寄存器的数据就顺序向左或向右移动一位。
通常可按数据传输方式的不同对CMOS移位寄存器进行分类。
移位寄存器的数据输入方式有串行输入和并行输入之分。
串行输入就是在时钟脉冲作用下，把要输入的数据从一个输入端依次一位一位地送入寄存器；并行输入就是把输入的数据从几个输入端同时送入寄存器。
在CMOS移位寄存器中，有的品种只具有串行或并行中的一种输入方式，但也有些品种同时兼有串行和并行两种输入方式。
串行输入的数据加到第一个寄存单元的D端，在时钟脉冲的作用下输入，数据传送速度较慢；并行输入的数据一般由寄存单元的R、S端送入，传送速度较快。
移位寄存器的移位方向有右移和左移之分。
右移是指数据由左边最低位输入，依次由右边的最高位输出；左移时，右边的第一位为最低位，最左边的则为最高位，数据由低位的右边输入，由高位的左边输出。
移位寄存器的输出也有串行和并行之分。
串行输出就是在时钟脉冲作用下，寄存器最后一位输出端依次一位一位地输出寄存器的数据；并行输出则是寄存器的每个寄存单元均有输出。
CMOS移位寄存器有些品种只有一种输出方式，但也有些品种兼具两种输出方式。
实际上，并行输出方式也必然具有串行输出功能。
表1表1是CMOS移位寄存器的分类。
二、常用CMOS移位寄存器简介1.串入－串出移位寄存器CD4006图1是18位移位寄存器CD4006的逻辑框图和引脚功能图。
由图可见，CD4006由四组移位寄存器组成，其中的两组为4位，每组有一输出端，由最高位引出。
移位寄存器的设计与实现
移位寄存器的设计与实现移位寄存器（Shift Register）是一种特殊的寄存器，用于在数字电路中将数据按位移动的操作。
它可以将数据向左或向右进行平行移位，并且可以用来实现各种电路功能，例如串行-并行数据转换、频率分频或倍频、数据缓存等。
本文将从移位寄存器的基本结构、设计要点、实现方法等方面进行详细介绍。
移位寄存器的基本结构通常由多个触发器（Flip-flop）组成，每个触发器负责存储一个位的数据。
根据移位方向的不同，可以将移位寄存器分为向左移位（左移寄存器）和向右移位（右移寄存器）两种类型。
其中，向左移位寄存器采用最左边的触发器接收数据，然后依次向右边的触发器传递；向右移位寄存器则采用最右边的触发器接收数据，然后依次向左边的触发器传递。
在设计移位寄存器时，需考虑以下几个要点：1.触发器的选择：常用的触发器包括D触发器、JK触发器等，具体选择哪种触发器取决于设计的功能需求和性能要求。
同时还需要考虑触发器的时钟信号和复位信号。
2.位移方向的确定：根据具体的应用需求，确定是向左移位还是向右移位，以及移位的次数。
3.并行加载和并行输出：除了进行移位操作，移位寄存器通常还需要支持同时将多个位数据加载进来（并行加载）或者并行输出到外部设备。
4.移位寄存器的宽度：决定了可以存储的位数，根据具体应用需求选择合适的宽度。
5.时序控制和控制信号：移位寄存器的正常工作需要时钟信号和其他控制信号，例如复位信号、使能信号等。
通过以上的设计要点，可以实现不同功能的移位寄存器。
例如，通过多次移位操作可以实现数据的频率分频或倍频，具体实现方式是将时钟信号输入到移位寄存器，并利用移位寄存器的特性进行数据的整除或整倍处理。
此外，通过适当地选择触发器和控制信号，还可以实现串行-并行数据转换的功能。
即将串行数据输入到移位寄存器中，通过控制信号使数据在移位寄存器中进行移位，并经过并行输出接口输出到外部设备。
最常见的实现方法是使用门电路（AND、OR、NOT门）和触发器电路的组合。
移位寄存器工作原理
移位寄存器工作原理移位寄存器是数字电路中常见的一种逻辑电路，它在数字信号处理、数据存储等领域有着广泛的应用。
在实际的电子设备中，移位寄存器能够实现数据的移位、存储和转换，其工作原理十分重要。
本文将从移位寄存器的定义、分类、工作原理以及应用等方面进行详细介绍。
首先，移位寄存器是一种能够将数据进行移位操作的寄存器，它由多个触发器组成，能够实现数据的平行移位。
根据移位方向的不同，移位寄存器可以分为左移寄存器和右移寄存器两种类型。
左移寄存器是将数据向左移位，右移寄存器则是将数据向右移位。
移位寄存器的工作原理主要依赖于触发器的状态变化和时钟信号的控制，通过时钟信号的触发，数据可以按照设定的规则进行移位操作。
其次，移位寄存器的工作原理可以通过时钟信号和触发器的状态变化来解释。
在移位寄存器中，每个触发器都有两个稳定的状态，分别是置位和复位状态。
当时钟信号触发时，触发器的状态会发生变化，数据就会按照设定的方向进行移位。
对于左移寄存器来说，数据会从右向左移动，而右移寄存器则是从左向右移动。
通过时钟信号的不断触发，数据可以连续进行移位操作，实现数据的平行移位。
此外，移位寄存器在数字信号处理和数据存储中有着广泛的应用。
在数字信号处理中，移位寄存器可以用来实现数字信号的滤波、延时等功能。
在数据存储中，移位寄存器可以用来进行数据的缓存和转换，提高数据的处理效率。
此外，移位寄存器还可以用来实现逻辑运算、乘法和除法等操作，具有很高的灵活性和可编程性。
总的来说，移位寄存器是一种十分重要的数字电路，它能够实现数据的移位、存储和转换，具有广泛的应用前景。
通过对移位寄存器的工作原理进行深入理解，我们可以更好地应用它来解决实际的工程问题，提高数字电路的设计和应用水平。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读！。
实验七 移位寄存器及其应用
实验七移位寄存器及其应用一、实验目的1.移位寄存器74LS194的逻辑功能及使用方法；2.熟悉4位移位寄存器的应用。
二、实验预习要求1.了解74LS194的逻辑功能；2.用4位移位寄存器构成8位移位寄存器；3.了解移位寄存器构成环形计数器的方法。
三、实验原理1.移位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。
74 LS194是一个4位双向移位寄存器, 最高时钟脉冲为36MHz, 其逻辑符号及引脚排列如如图7.1所示。
图实验7.1 74 LS194逻辑符号及引脚排列其中: D0～D1为并行输入端；Q0～Q3为并行输出端；SR－右移串引输入端；SL－左移串引输入端；S1.S0－操作模式控制端；/CR－为直接无条件清零端；CP－为时钟脉冲输入端。
74LS194模式控制及状态输出如表实验7.1所示。
2.用74LS194构成8位移位寄存器电路如实验7.2所示, 将芯片（1）的Q3接至芯片（2）的SR,将芯片（2）的Q4接至（1）的SL, 即可构成8位的移位寄存器。
注意: /CR端必须正确连接。
3.74LS194构成环形计数器把位移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, 如图实验7.3所示。
设初态为Q3Q2Q1Q0=1000,则在CP作用下, 模式设为右移, 输出状态依次为：表实验7.1 74LS194工作状态表图实验7.2 8位移位寄存器图实验7..3 环形计数器四、实验仪器设备1.TPE－AD数字实验箱 1台2.四位双向移位寄存器74LS194 2片3.四两输入集成与非门74LS00 1片五、实验内容及方法1.测试74LS194（或CC40194）的逻辑功能参图实验7.1接线, /CR 、S1.S0、SL、SR、D3.D2.D1.D0分别接逻辑电平开关输出插孔；Q3Q2Q1Q0用LED电平显示, CP接单脉冲源输出插孔。
按表实验7.1进行逐项对比测试。
（1）清零: 令=0, 此时Q3Q2Q1Q0=0000。
移位寄存器讲解
移位寄存器讲解移位寄存器是一种常见的数字电路，它可以将输入数据进行移位操作，并将结果输出。
移位寄存器通常由多个触发器组成，每个触发器都可以存储一个二进制位。
通过控制触发器的时钟信号和输入数据的传输，移位寄存器可以实现不同的移位操作。
移位寄存器的应用非常广泛，例如在串行通信中，可以使用移位寄存器将并行数据转换为串行数据进行传输；在数字信号处理中，可以使用移位寄存器实现数字滤波器、数字乘法器等功能；在计算机系统中，可以使用移位寄存器实现移位运算、逻辑运算等操作。
移位寄存器的基本操作包括移位、清零和加载。
移位操作可以将寄存器中的数据向左或向右移动一定的位数，移位的方式可以是逻辑移位或算术移位。
逻辑移位是指在移位过程中，保持最高位不变，最低位填充0或1；算术移位是指在移位过程中，保持符号位不变，最低位填充0或1。
清零操作可以将寄存器中的所有位都清零，加载操作可以将输入数据加载到寄存器中。
移位寄存器的实现方式有多种，其中最常见的是串行移位寄存器和并行移位寄存器。
串行移位寄存器是由多个触发器组成的，每个触发器都与相邻的触发器串联，形成一个环形结构。
输入数据从一个触发器进入，经过多次移位后，最终输出到另一个触发器中。
并行移位寄存器是由多个触发器组成的，每个触发器都可以独立地存储一个二进制位。
输入数据可以同时进入多个触发器中，经过多次移位后，最终输出到多个触发器中。
移位寄存器的性能指标包括移位速度、存储容量和功耗等。
移位速度是指寄存器进行移位操作的速度，通常以时钟周期数或移位速率来衡量。
存储容量是指寄存器可以存储的二进制位数，通常以比特数来表示。
功耗是指寄存器在工作过程中消耗的电能，通常以功率或能量来衡量。
移位寄存器是一种非常重要的数字电路，它可以实现多种移位操作，并广泛应用于通信、信号处理、计算机系统等领域。
在设计移位寄存器时，需要考虑多种因素，如性能、功耗、可靠性等，以满足不同应用的需求。
移位寄存器的设计及实现
移位寄存器的设计及实现移位寄存器（Shift Register）是一种常用的数字逻辑电路器件，它能够将数据按照输入和输出的时序进行移位操作。
通过移位寄存器，我们可以实现数据的串行传输、并行-串行或者串行-并行转换、数据延迟等功能。
本文将对移位寄存器的设计与实现进行介绍。
一、移位寄存器的设计1.串行输入、串行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为串行移位寄存器，它包括n个触发器，每个触发器提供一个数据位的存储空间。
数据通过一个输入端串行输入，然后通过触发器依次移位，最后从输出端串行输出。
2.并行输入、并行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为并行移位寄存器，它包括n个触发器，每个触发器提供一个数据位的存储空间。
数据通过n个输入端并行输入到各个触发器，然后通过控制信号进行同步移位。
最后从n个输出端并行输出。
3.并行输入、串行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为并行-串行移位寄存器，它先从n个输入端并行输入数据，然后通过控制信号进行同步移位，并将移位结果通过一个输出端串行输出。
4.串行输入、并行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为串行-并行移位寄存器，它先从一个输入端串行输入数据，然后通过触发器进行移位，最后将移位结果从n个输出端并行输出。
1.触发器选择由于是8位移位寄存器，需要选择8个触发器。
常用的触发器有D触发器、JK触发器等，可以根据实际需求选择合适的触发器。
2.输入输出端口设计设计一个输入端口用于串行输入数据。
由于是串行输入，需要一个时钟信号和一个使能信号进行同步移位操作。
同时，设计一个输出端口用于串行输出数据。
3.控制信号电路设计根据串行输入、串行输出的要求，需要设计一个时钟信号和一个使能信号的电路。
使能信号在移位过程中保持逻辑高电平，只有当8位数据全部移位完成时才将使能信号置为逻辑低电平。
二、移位寄存器的实现1.设计一个8位移位寄存器电路，并连接8个D触发器。
2.将串行输入信号与D触发器的数据端相连，时钟信号与D触发器的时钟端相连，使能信号与D触发器的使能端相连。
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二、工作原理
图中CD4060为14
级二进制串行计数/分频器， 该集成电路由两部分组成， 一部分是 14级分 频器由Q4～Q14(缺少Q11)输出二进制分频 信号，另一部分是振荡器由内含两个串接的 反相器和外接电阻电容构成，因此该集成电 路可以直接实现振荡和分频的功能。电路利 用十四位二进制串行计数／分频器和振荡器 CD4060中的振荡器，产生一定频率的振荡脉 冲，振荡器的振荡频率为：
安装说明：
如果电路图画得规律，最好是照着原理图放
置元件。如上面用一行为电源正，下面用一 行为地，电阻电容尽量竖着放，IC肯定得跨 在两组竖行之间。元件之间留下足够的空间 以便连线，因为有的节点要连许多元件，可 以先连接旁边的一条竖行，就多出4个点……。 这样既容易连线，也便于检查。
安装元器件的位置可根据自己设计的 思路安装)
移位方向，常把它分成 ：
左移寄存器、右移寄存器 和 双向移位寄存器 移位数据的输入－输出方式，又可将它分为：
串行输入－串行输出、串行输入－并行输出、并行输入 －串行输出和并行输入－并行输出 移位是数字系统和计算机技术中非常重要的一个功能。 如二进制数0101乘以2的运算，可以通过将0101左移一位实 现；而除以2的运算则可通过右移一位实现。
设计安装
实验仪器
工具：万用表
电烙铁 斜口钳 镊子 仪器：直流稳压电源 示波器
一、元器件的检测
元器件的质量决定电路功能的是否正常实 现，所以安装前应对相应的元器件进行检测， 特别是集成电路的逻辑功能验证。 二、根据原理图安装元器件。 根据电路原理图，用下图万能板搭建电路
根据电路原理图，用下图万能板搭建 电路
74LS164
八位串行入/并行输出移 位寄存器
CLK
时钟输入端 同步清除输入端（低电平有
串行数据输入端 输出端 电源/接地端
效） A，B QA－QH VCC/GND
八位流水灯电路
认识电路
一、电路组成
八位流水灯电路由CD4060 14 级二进制 串行计数/分频器，74LS164八位串行入/并行 输出移位寄存器 ，74LS165八位并行入/串行 输出移位寄存器，八只发光二极管LED及电 阻电容若干构成。
项目五 设计制作流水 灯
设计制作基于移位寄存器流水灯电 路
案例导入
流水灯是一串按一定规律像流水一样连续闪亮的控制电路。流 水灯控制可用多种方法实现，但对现代可编程控制器而言， 利用移位寄存器实现最为便利。通常用左移寄存器实现灯的 单方向移动；用双向移位寄存器实现灯的双向移动。
【知识准备】
寄存器：用来暂时存放二进制数码的逻辑部件
集成移位寄存器
常用的几种集成移位寄存器
74LS165 八位并行入/串行输出移位 寄存器
CLK,CLK INH A－H SER
时钟输入端（上升沿有效） 并行数据输入端 串行数据输入端
输出端 互补输出端
移位控制/ 置入控制（低电平有效） VCC/GND 电源/接地端
电路搭接
根据安装的元器件进行焊接
一、要求： ▼电路布局合理 ▼走线美观 ▼连线要横平竖直 ▼尽量少用短接线 ▼电路不要有交叉线
功能调试
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
具体步骤 第一步：通电前检测 首先检查电路各部分接线是否正确，有无漏焊、虚焊，检查 电源、地线、信号线、元器件引脚间有无开路、短路等现象， 器件有无接错。 第二步：通电检查 通电检查，接入电路所要求的电源电压，观察LED是否正常 发光，8个发光二极管在时钟脉冲的作用下依次点亮，实现 流水灯效果。 注意：如出现异常，应立即断电，待排除故障后再重新接电。
习题： 1、试用两片74LS194构成一个8位双向流水
灯电路？ 2、说出集成电路74LS165的每个管脚功能？ 3、说出集成电路74LS164的每个管脚功能？ 4、上网收索资料，了解CD4060输出脉冲的 设计方法，其输出脉冲频率可以怎么改变？
功能调试
第三步：对功能进行检测 示波器测出CD4060 的7脚和74LS165的9脚输出的波形。
【总结巩固】
寄存器分为基本寄存器和移位寄存器两大类。基本寄存器的数据只能并 行输入、并行输出。移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐 位右移或左移，数据可以并行输入并行输出;串行输入串行输出;并行输入 串行输出;串行输入并行输出。 寄存器的应用很广，特别是移位寄存器，不仅可将串行数码转换成并行 数码，或将并行数码转换成串行数码，还可以很方便地构成移位寄存器 型计数器和顺序脉冲发生器等电路。 本次任务通过制作与测试电路74LS164,74LS165集成移位寄存器构成的 八位流水灯电路，掌握了移位寄存器的应用。巩固和提高了焊接技能， 电子仪器的使用。学习中互相评价，交流，增强学习积极性和团队合作 精神。通过拓展知识的学习，了解由D触发器构成的简单移位寄存器电 路结构、电路的工作原理，移位寄存器74LS194的功能作用，养成再学 习的良好习惯。
寄存器按功能分：数码寄存器 移位寄存器 数码寄存器：具有接受、暂时存放和清除原有数码 器件称为数码寄存器，简称寄存器。 移位寄存器：是在数码寄存器的基础上发展而成的， 它除了具有存放数码的功能外，还具有移位的功能， “移位”是指在移位脉冲的作用下，能把寄存器的 数码依次左移或右移。
移位寄存器