实验05-寄存器及应用(订正).doc

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1、实验五寄存器及其应用一、实验目的1．进一步熟悉双稳态触发器的运用。2．掌握寄存器逻辑功能及使用方法。3．通过对74LS194（4位双向移位寄存器）的逻辑功能测试掌握其功能及使用方法。4．利用74LS194双向移位寄存器分别实现环形、扭环形计数器。5．学会应用中规模集成4位双向移位寄存器。二、实验任务（建议学时：4学时）（一）基本实验任务（非电类本科生只做4、5项）1．验证D触发器构成的4位二进制码寄存器的逻辑功能，掌握电路构成及原理；2．验证D触发器构成的4位右移寄存器的逻辑功能，掌握电路构成及原理；3

2、．验证D触发器构成的4位左移寄存器的逻辑功能，掌握电路构成及原理；4．74LS194双向移位寄存器的逻辑功能测试；5．用74LS194分别实现环形计数器和扭环形计数器，掌握其逻辑功能及用法。（二）扩展实验任务（电类本科生2、3项任选一个，非电类本科生只做第1项）1．利用一片74LS194设计一个4路流水灯控制电路。2．用两片74LS194设计一个8路流水灯控制电路。3．利用两片74LS194设计一个能产生如图5-10所示时序的环形脉冲信号发生器。三、实验原理寄存器和移位寄存器是数字系统和计算机中常用的基

3、本逻辑单元。寄存器是存放二进制码的电路，由触发器构成（如图5-1所示的4位二进制寄存器）。移位寄存器（又称移存器）不仅能够寄存数码，而且具有移位功能。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0011乘以2的运算，可以通过将0011左移一位实现；而除以2的运算则可通过右移一位实现。移位寄存器的分类：右移寄存器（如图5-2所示）左移寄存器（如图5-3所示）10双向移位寄存器（如图5-4所示的74LS194）循环移位寄存器等。常用的集成移位寄存器：74LS164、74LS165、74LS16

4、6八位单向移位寄存器；74LS194为四位双向移位寄存器；74LS195为四位单向移位寄存器；74LS198为八位双向移位寄存器。移位寄存器的应用：1．实现二进制码的串—并行转换。在数字系统和计算机系统中，信息在远距离线路上一般采用串行方式传送，而终端的输入或输出往往采用并行方式进行，因此需要对信号进行串—并转换或者并—串转换。按转换方式的不同移位寄存器又可分为：并入并出型—用于数据寄存；并入串出型—用于多位数据共信道传输；串入并出型—用于共信道传输数据接收；串入串出型—用于数字延迟。2．构成顺序脉冲信

5、号发生器。顺序脉冲—是指在每个循环周期内，在时间上按一定的先后顺序排列的脉冲信号。利用顺序脉冲信号可控制多个设备按照规定好的顺序进行工作。在步进电机的驱动控制系统中，可利用移位寄存器产生符合步进电机控制要求的驱动脉冲，以实现对驱动器步矩的细分，达到对步进电机的精确控制。10（一）基本实验任务1.验证D触发器构成的4位二进制码寄存器的逻辑功能，掌握电路构成及原理图5-1D触发器构成的4位二进制寄存器由4个D触发器构成的4位寄存器电路如图5-1所示。D0～D3为并行数输入端，CP为时钟脉冲输入端，Q0～Q3

6、为并行输出端。RD＇=0时，4个触发器同时被置0。RD＇=1时，寄存器工作。当时钟上升沿到来时，D0～D3被并行送入4个触发器中，此时Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。RD＇=1、CP=0时，寄存器中寄存的4位数保持不变，即Q3Q2Q1Q0的状态保持不变。2.验证D触发器构成的4位右移位寄存器的逻辑功能，掌握电路构成及原理图5-2D触发器构成的4位右移寄存器如图5-2所示，4位右移位寄存器由4个D触发器构成，SR端位右移数据输入端，Q3为右移输出端，CP端为移位脉冲输入端，从左向右依次定义四个触发器分

7、别为FF0、FF1、FF2、FF3。设开始时Q0(n)~Q3(n)均为0，串行数据输入码为0101，由低位向高位顺序输入。当输入第一个数码1时（使SR=1），D0=1，D1=Q0(n)=0、D2=Q1(n)=0、D3=Q2(n)=0，在第1个移位脉10表5-1右移位寄存器状态表CP串行数据初态次态Q0Q1Q2Q3Q0Q1Q2Q30000000001100001000201000010031010010104010100101冲CP上升沿的作用下，Q0(n+1)=D0=1，Q1(n+1)=D1=Q0(n)

8、=0，Q2(n+1)=D2=Q1(n)=0、Q3(n+1)=D3=Q2(n)=0，这时寄存器状态为Q3Q2Q1Q0=0001。其效果就是第一个数码1存入FF0，数码向右移了一位，同理FF1、FF2、FF3中的数也依次向右移了一位。当SR端输入第二个数码0时，在第二个移位脉冲CP的上升沿作用下，第二个数码0存入FF0中，FF0中原来的数码1右移入FF1，Q1=1；同理，Q2=Q3=0。如此，在4个移位脉冲的作用下，4位串行数据1101便全部存