数电实验-实验报告-实验十八

实验十八移位寄存器及其应用

一、实验目的

1、掌握移位寄存器的结构及工作原理；

2、掌握移位寄存器的应用。

二、实验原理

1.移位寄存器原理：

移位寄存器是由多级无空翻触发器组成，其在统一的时钟脉冲控制下，每来

一个时钟脉冲，原存于寄存器的信息就按照规定的方向（左或右）同步移动一位。

74194除了双向移位（左移、右移）功能外，还具有异步复位、同步保持。

和并行输入功能；其功能转换由工作方式控制S1、S0控制。

74194惯用符号及管脚图如下：表1为其功能表

图1 74194惯用符号及管脚图

表1 74194功能表

S1S0C p D IR D IL D0D1D2D3Q0n+1Q1n+1Q2n+1Q3n+1

0 ×××××××××0 0 0 0

1 ××0 ××××××

Q0n Q1n Q2n Q3n

1 0 0 ××××××

Q0n Q1n Q2n Q3n

1 0 1

D IR×××××D IR Q0n Q1n Q2n

1 1 0 ×

D IL××××Q1n Q2n Q3n D IL

1 1 1 ××

D0D1D2D3D0D1D2D3

2.移位寄存器的应用：

1、环形计数器：

有74194构成的右移环形计数器电路如图4所示。该电路可实现循环一个1或循环一个0两种技术方式，而当电路进入其他状态时，电路状态为无效状态；显然，该计数器不能自启动，为了实现自启动，可通过修改反馈逻辑达到。

2、扭环形计数器：

扭环形计数器也称约翰逊计数器，其特点是计数有效状态N=2n，且相邻状态之间只有一位代码不同，因此扭环形计数器的输出所驱动的组合电路不会产生竞争—冒险。

显然该计数器不能自启动，为了实现自启动，可以通过修改反馈逻辑达到。

三、实验仪器

1.示波器1台

2.多功能电路实验箱1台

四、实验内容

1.集成电路功能检验：

根据功能表及集成电路管脚图，利用实验箱的逻辑电平输入Ki及逻辑电平显示Li，自拟实验步骤进行检验。

将74LS194各输入、输出端分别与开关、指示灯相连

（1）置数功能

①将清零端Rd接一高电平，S1S0接11，并输入1111，给一触发脉冲，观察输出状态。

②同上输入另一数1010，观察输出状态。

③改变输入的数值，重复以上实验。

实验结果：输出状态与置入的状态一致。

（2）复位功能

①将清零端Rd接一高电平， S1S0接1 1，并置数1111。

②将清零端Rd接一低电平，看输出是否全零。

③再置另一非零数，看是否输出仍为0000

实验结果：输出状态与置入的状态无关，都为0000。

（3）保持功能

①先将输出端置任意非零状态。

②将异步清零端Rd接一高电平，S1S0接00，输入任意四位二进制数D3D2D0D1 ,给一触发脉冲，看输出结果。

③同上输入另一四位二进制数如D3D2D1D0 , 观察输出状态。

实验结果：输出状态与置入的状态一致。

（4）右移功能

①将异步清零端Rd接一高电平，S1S0接0 1，D IR接1，D IL接任意电平，输入任意四位二进制数 D3D2D1D0 ，Q3Q2Q1Q0前一状态为0000，观察此时输出状态。

实验结果：输出状态为0000 1000 1100 1110 1111 1111 ···满足右移功能。

⑸左移功能

①将异步清零端CR接一高电平，S1S0接1 0，D IL接1，D IR接任意电平，

输入任意四位二进制数D3D2D1D0，Q3Q2Q1Q00前一状态为0000，观察输出状态。

实验结果：输出状态为0000 0001 0011 0111 1111 1111 ···满足左移功能。

2.右环移计数器：

（1）按图4搭接电路，Cp由单脉冲输入，通过S1S0选择，先同步置入S1S0=11、Q3Q2Q1Q0=1000，后改为右移（S1S0=01）工作模式，观察右移循环一个“1”的环形计数器的工作情况，画出该有效循环的状态装换图。

1000 0001 0010 0100

（2）在图4基础上，同步置入：Q3Q2Q1Q0=0111，在右移工作模式下，观察右移循环一个“0”环形计数器的工作情况，画出该有效循环的状态装换图。

0111 1110 1101 1011

3.右移扭环形计数器：

（1）按图5搭接电路，Cp由单脉冲输入，通过S1S0选择，先同步置入S1S0=11、Q3Q2Q1Q0=0000，后改为右移（S1S0=01）工作模式，观察右移扭环形计数器的工作情况，画出该有效循环的状态装换图。

（2）在图5的基础上，同步置入其他无效状态，求出各无效状态的循环状态转换图。

以下分别是0010、0100、0101、0110、1001、1010、1011、1101八个无效状态的循环状态转换图：

（3）令反馈逻辑D IR=3

∙，求出自启动右移扭循环计数器的完整状

2

Q∙

Q

1Q

态转换图。

完整状态转换图如下所示：

1011 0101 0010 1001 0100

1010 1101 0110

（4）将Cp改为10kHz的TTL信号，用示波器观察Cp、Q0、Q1、Q2、Q3波形，从工作波形说明扭循环计数器相邻之间只有一个位发生变化的特点。