实验05-寄存器及应用订正

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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．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；4．74L

2、S194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

3、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、74LS166八位单向移位寄存器；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

4、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

5、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

6、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(

7、n+1)=D0=1，Q1(n+1)=D1=Q0(n)=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