移位寄存器及其应用

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1、移位寄存器及其应用实验目的掌握中规模4位双向寄存器逻辑功能及使用方法。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。实验原理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，其逻辑符号及引脚图如图10—1所示。图10-1CC40194的逻辑符号及引脚功能

2、其中D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、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；S0、S1为操作模式控制端；CR为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。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→Q0），保持及清零。S1、S0和CR端的控制作用如表10—1功能输入输出CPCRS1S0SRSLD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3清零×0××××××××0000送数↑111××abcdabcd右移↑101DSR×××××DSRQ0Q1Q2左移↑110×DSL××××Q1Q2Q3DSL保持↑100××

3、××××Qn0Q1nQ2nQ3n保持↓1××××××××Q0nQ1nQ2nQ3n2、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。环行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和右移串行输入端S相连接，设初始状态Q0Q1Q2Q3=1000,则在时钟脉冲作用下Q0Q1Q2Q3将依次边为0100→0010→0001→1000→`````，如图10-2所示，可见它是一个具有四个有效状态的

4、计数器，这种类型的计数器通常称为环形计数器。图10-2电路可以由各个输入端输出在时间上有先后顺序的脉冲，因此也可以作为顺序脉冲发生器。表10-2环形计数器表10-2CPQ0Q1Q2Q301000101002001030001如果将输出Q0与左移串行输出端SL相连接，既可达左移循环移位。实现数据、并行转换器串行∕并行转换器串行∕并行转换器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CC401949（74LS194）四位双向移位句寄存器组成的七位串行∕并行数据转换电路。图10-3七位串行∕并行数据转器电路中S0端接高电平1，S1受Q7控制，二片寄存器连接成串行输入右

5、移工作模式。Q7是转换结束标志。当Q7=1时，S1为0，使之成为S1S0=01的串入右移工作方式，当Q7=0时，S1=1，有S1S0=10，则串行送数结束，标志着串行输入的数据已经换成并行输出了。串行∕并行转换的具体过程如下：转换前，CR端加低电平，使1、2两片寄存器的内容清0，此时S1S0=11，寄存器执行并入工作方式。当第一个CP脉冲到来后，寄存器的输出状态Q0∽Q7为01111111，与此同时S1S0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端加入。随着CP脉冲的依次输入，输出状态的变化可列成表10-3所示。表10-3CPQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7说

6、明000000000清零101111111送数2d00111111右移操作七次3d1d00111114d2d1d0011115d3d2d1d001116d4d3d2d1d00117d5d4d3d2d1d0018d6d5d4d3d2d1d00901111111送数由表10-3可见，右移操作七次后，Q7变成0，S1S0又变成11，说明穿行输入结束。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。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（74L

7、S194）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G1和G2，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，加一个转换启动信号（负脉冲或低电平）。此时，由于方式控制S1S0为11，转换电路执行并行输入操作。当第一个CP脉冲到来后，Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7的状态为0D1D2D3D4D5D6D7，并行输入数码存入寄存器。从而使得G1输出为1，G2输出为0，结果，S1S2变为01，转换电路随着CP脉