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（非电类本科牛只做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

2、原理；3.验证D触发器构成的4位左移寄存器的逻辑功能，学握电路构成及原理；4.74LS194双向移位寄存器的逻辑功能测试；5.用74LS194分別实现坏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设计一个能产牛如图5-10所示时序的环形脉冲信号发住器。三、实验原理寄存器和移位寄存器是数字系统和

3、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）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、74LS

4、165、74LS166A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.实现二进制码的皿一并行转换。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，因此需耍对信号进行串一并转换或者并一串转换。按转换方式的不同移位寄存器又可分为：并入并出型一用于数据寄存；并入串出型一用于多位数据共信道传输；串入并出型一用于共信道传输数据接收；串入串出型一用于

5、数字延迟。2.构成顺序脉冲信号发生器。顺序脉冲一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屮，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。（一）基本实验任务L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QOQ1Q2Q3DordDiD2Dj图5-1D触发器构成的4位二进制寄存器山4个D触发器构成的4位寄存器电路如图5-

6、1所示。D。〜D?为并行数输入端，CP为时钟脉冲输入端，Q。〜Q?为并行输出端。RJ=0时，4个触发器同时被置0。RJ=1时，寄存器工作。当时钟上升沿到來时，Do〜D3被并行送入4个触发器屮，此时q3q2Q

7、Qo=D3D2D,D。。Rd'=1>CP=O时，寄存器中寄存的4位数保持不变，即Q3Q2QiQo的状态保持不变。1.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5VQOQ1Q203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

8、端位右移数据输入端，Q,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FF。、FF]、FF2>FF3o设开始时Qo（n）〜Q35）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-个数码1时（使Sr=1）,Dq=1,D]=Qo（n）=O、D2=Qi（n）=0>D3=Q2（n）=0,在第1个移位脉冲CPI■.升沿的作用卜'Qo（n+l）=Do=l,Ql（n^l）=D]=Qo（n）=O,Q?（叶1）=。2=Ql（n）=。、Q3（n+1）=D3=Q2（n）=0,

9、这时寄存器状态为Q3Q2QiQo=OOO1。其效果就是第一个数码1存入FFo，数码向右移了一位，同理FF]、FF?、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FF（）中,FF（）中原来的数码1右移入FF],Q）=l；同理，Q2=Q3=0o如此，在4个移位脉冲的作用下，4位串行数据1101便全部存入寄存器中。右移情况如表5・1所示。CP串行数据初态次态Q（）Q1q2Q3Q（）Q1q2Q3000000000110000100020