10实验十 移位寄存器

移位寄存器实验报告实验题目：移位寄存器一、实验目的了解移位寄存器的原理，掌握移位寄存器的应用。

二、实验原理移位寄存器是一种存储器件，用于将二进制数据以位为单位进行移位操作。

移位寄存器由若干个D触发器组成，每个D触发器的输出接入下一个D触发器的输入，以此类推，形成了一个环形移位结构。

移位寄存器有三种基本工作模式：串行输入并行输出（SIPO），并行输入串行输出（PISO）和并行输入并行输出（PIPO）。

在SIPO模式下，输入数据串行输入到移位寄存器的最高位，然后逐个向低位移位，最终输出到最低位。

在PISO模式下，输入数据并行输入到移位寄存器的每个位，然后逐个向高位移位，最终输出到最高位。

在PIPO模式下，输入数据并行输入到移位寄存器的每个位，然后逐个向低位移位，最终输出到每个输出端口。

移位寄存器的应用很广泛，其中最常见的是时序信号的处理。

移位寄存器可以用于数字频率合成、序列生成、编码器和解码器等方面。

三、实验设备1. 计算机2. Xilinx ISE14.6软件3. BASYS2开发板4. USB下载器四、实验步骤1. 设计移位寄存器的电路原理图并进行仿真。

2. 在Xilinx ISE14.6软件中创建工程并添加源、约束和测试文件。

3. 将电路原理图转换成Verilog HDL代码。

4. 将Verilog HDL代码综合为综合网表，并进行时序分析。

5. 将综合网表映射到BASYS2开发板上并进行状态机调试。

6. 使用USB下载器将设计好的逻辑文件下载到FPGA上。

7. 连接开发板的输入输出端口，验证移位寄存器的正确性，并观察输出端口结果。

五、实验结果与分析通过移位寄存器的实验，我们学会了如何使用Verilog HDL设计并实现移位寄存器，并对移位寄存器进行了详细的仿真、综合、映射和下载调试。

在实验过程中，我们还学会了串行输入并行输出（SIPO），并行输入串行输出（PISO）和并行输入并行输出（PIPO）三种基本工作模式，掌握了移位寄存器在数字频率合成、序列生成、编码器和解码器等领域中的使用方法。

移位寄存器及其应用实验报告1. 背景在数字电路中，移位寄存器是一种常见的基本电路元件。

它可以将输入数据按照一定规则进行移位操作，并输出处理后的数据。

移位寄存器通常由触发器构成，分为串行移位寄存器和并行移位寄存器。

在实际应用中，移位寄存器常用于数据存储、数据传输、脉冲发生器等方面。

本实验旨在通过设计移位寄存器电路及其应用电路的实验，加深对移位寄存器工作原理的理解，掌握其应用。

2. 实验目的1.了解移位寄存器的基本原理；2.学会设计移位寄存器电路及其应用电路；3.掌握移位寄存器的应用方法。

3. 实验原理与方法3.1 移位寄存器原理移位寄存器将输入数据按照一定规则进行移位操作，并输出处理后的数据。

常见的移位规则包括：左移、右移、循环左移、循环右移等。

移位寄存器通常由触发器构成，触发器的状态决定了寄存器中存储的数据。

本实验主要探究两种常用的移位寄存器：串行移位寄存器和并行移位寄存器。

3.1.1 串行移位寄存器串行移位寄存器中，数据是按照位的顺序逐个进行移位的。

串行移位寄存器可以通过级联多个D触发器实现，每个D触发器的输出与下一个D触发器的输入相连。

3.1.2 并行移位寄存器并行移位寄存器中，数据的位同时进行移位。

并行移位寄存器可以通过级联多个D 触发器实现，每个D触发器的输入都与移位数据的对应位相连。

3.2 实验所用材料与方法3.2.1 材料•移位寄存器芯片•发光二极管（LED）•电路连接线3.2.2 方法1.实验预备：准备实验所需的移位寄存器芯片、LED和电路连接线。

2.按照移位寄存器原理，设计移位寄存器电路并进行布线连接。

3.使用示波器检查电路的正确性。

4.进行实验验证，观察移位寄存器的运行情况，并记录实验结果。

4. 实验结果与分析本实验设计了一个4位串行移位寄存器电路，并进行了验证实验。

首先，按照原理部分的描述，我们选择了一个基于D触发器的4位串行移位寄存器芯片。

通过连接四个D触发器，将其串联起来，即可构成一个4位的串行移位寄存器。

一、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建移位寄存器实验电路，验证移位寄存器的逻辑功能，并了解其在数字系统中的应用。

实验内容包括：移位寄存器的基本原理、实验电路搭建、实验现象观察和结果分析。

二、实验原理移位寄存器是一种具有移位功能的寄存器，它可以实现数据的串行输入和串行输出。

在时钟脉冲的作用下，移位寄存器中的数据可以依次左移或右移。

根据移位寄存器存取信息的方式不同，可分为串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。

本实验选用的是4位双向通用移位寄存器，型号为74LS194或CC40194。

74LS194具有5种不同操作模式：即并行送数寄存、右移、左移、保持及清零。

其逻辑符号及引脚排列如图1所示。

图1 74LS194的逻辑符号及其引脚排列三、实验电路搭建1. 电路元件准备：74LS194芯片、电阻、电容、二极管、连接线等。

2. 电路搭建：按照图1所示，将74LS194芯片的引脚与电阻、电容、二极管等元件连接，形成移位寄存器实验电路。

3. 电源连接：将电源正负极分别连接到电路板上的VCC和GND端。

四、实验现象观察1. 实验现象一：串行输入，并行输出。

（1）将74LS194的SR端接地，SL端接高电平，S1、S0端接高电平，CR端接地。

（2）使用串行输入端输入数据，观察并行输出端的数据变化。

（3）实验现象：当输入串行数据时，并行输出端依次输出对应的数据。

2. 实验现象二：并行输入，串行输出。

（1）将74LS194的SR端接地，SL端接高电平，S1、S0端接低电平，CR端接地。

（2）使用并行输入端输入数据，观察串行输出端的数据变化。

（3）实验现象：当输入并行数据时，串行输出端依次输出对应的数据。

3. 实验现象三：左移、右移操作。

（1）将74LS194的SR端接地，SL端接高电平，S1、S0端分别接高电平和低电平，CR端接地。

（2）观察移位寄存器中的数据在时钟脉冲的作用下左移或右移。

（3）实验现象：在时钟脉冲的作用下，移位寄存器中的数据依次左移或右移。

实验3.6 移位寄存器及应用一、实验目的1．掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。

2．熟悉移位寄存器的应用，实现数据的串行、并行转换和构成环行计数器。

二、实验原理时序功能组件常用的有计数器和移位寄存器等，借助于器件手册提供的功能表和工作波形图，就能正确地使用这些器件。

对于一个使用者，关键在于合理地选用器件，灵活地使用器件的各控制输入端，运用各种设计技巧，完成任务要求的功能，在使用MSI器件时，各控制输入端必须按照逻辑要求接入电路，不允许悬空。

1．移位寄存器74LS194是一个4位双向移位寄存器，它的逻辑符号如图3.6.1所示，功能表见表3.6.1，其中D0D1D2D3和QQ1Q2Q3是并行数据输入端和输出端；CP是时钟输入端；CR是直接清零端；D SR和D SL分别是右移和左移时的串行数据输入端；S1和S0是工作状态控制输入端。

移位寄存器还可用来构成计数器，典型的有环形计数器和扭环形计数器。

三、实验仪器1．数字逻辑实验箱一台2．双踪示波器一台3．数字万用表一块图3.6.1 74LS194逻辑符号4．集成块若干207表3.6.1 74LS194功能表四、实验任务及步骤1．双向移位寄存器⑴逻辑功能测试①清除：先将CR端接+5V，检查Q端输出情况，再将CR端接0电平，所有Q 端输出应为0，清零后再将CR端接+5V。

②并行输入：S1S置入11，D端置入一组代码（如1011），给 CP端送单次脉冲，观察 Q端的状态。

此时若将DSL 或DSR置入1或0，Q端的状态是否改变？③右移：令S1S=“01”，CP接1Hz方波脉冲，再令DSL=“0”，观察Q端的变化，待4个LED全灭以后（此时输入的串行码是什么？），再令DSR＝“l”，观察此时Q端LED点亮的次序。

当 4个LED都点亮时，输入的串行码又如何？若要串行输入代码1010（或其它非全0、非全1码），在DSR端置入一位数码（低位先送），给 CP端送单次脉冲，经过4个脉冲之后立即将S置成0以使寄存器工作于保存状态。

实验报告实验六移位寄存器功能测试及设计2.6.1实验目的（1）掌握移位寄存器的工作原理与逻辑功能。

（2）掌握集成移位寄存器74LS74的逻辑功能及应用。

2.6.2实验仪器设备与主要器件实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。

74LS74两块；74LS194两块；74LS283两块。

2.6.3实验原理1.双向移位寄存器双向移位寄存器是指在控制信号作用下，既能左移又能右移的多功能移位寄存器。

此外它还有并行输入置数、保持和异步清零等功能。

74LS194是一个典型的4位双向移位寄存器，其中，Rd为异步清零输入端，S1、S0为工作方式选择端。

D0、D1、D2、D3是数据输入端，Q0、Q1、Q2、Q3为并行数据输出端，D1L、D1R分别为左移、右移数据输出端，CP上升沿触发。

2.双向移位寄存器74LS194的应用（1）形成计数器电路，其中D1R=Q3。

0000——1000——1100——1110——1111——0111——0011——0001——0000（2）组成模12计数器电路。

000000——100000——110000——111000——111110——111111——011111——001111——000111——000011——000001——000000。

（3）形成并串转换电路。

2.6.4实验内容(2)如简图2-6-6所示，两个二进制数A(a0a1a2a3)、B（b0b1b2b3）分别存入74LS194（A）、74LS194（B），然后对它们按位相加，其和放入74LS1949（A）的移位输入中。

试才用全加器74LS283和D触发器74LS74组成能实现上述功能的电路，在74LS194（A）输出端Q0、Q1、Q2、Q3用发光二极管指示。

完善图2-6-6并依此图线调试电路，以表格的形式记录四个脉冲后的结果。

cp S0S1 B A Q0 1 0 0010 0011 00111 1 0 1001 1001 10012 1 0 1100 0100 01003 1 0 1110 1010 10104 1 0 1111 0101 0101(3)按单向移位寄存器的电路图2-6-1接线，实现串入-并出，并入-串出两种工作方式的输出序列。

移位寄存器实验报告姓名：陈素学号：3120100621 专业：软件工程课程名称：逻辑与计算机设计基础实验同组学生姓名：张闻实验时间：y yyy-mm-dd 实验地点：紫金港东4-509 指导老师：一、实验目的和要求掌握移位寄存器的工作原理及设计方法掌握串、并数据转换的概念与方法了解序列信号在CPU控制器设计中的应用二、实验内容和原理2.1 实验原理带并行置入的移位寄存器移位寄存器：每来一个时钟脉冲，寄存器中的数据按顺序向左或向右移动一位必须采用主从触发器或边沿触发器不能采用电平触发器数据移动方式：左移、右移数据输入输出方式串行输入，串行输出串行输入，并行输出并行输入，串行输出串行输入的移位寄存器使用D触发器，可构成串行输入的移位寄存器2.2 标题<正文>带并行输入的右移移位寄存器数据输入移位寄存器的方式：串行输入、并行输入带并行输入的8位右移移位寄存器module shift_reg(clk, S, s_in, p_in, Q); input wire clk, S, s_in; input wire [7:0] p_in; output wire [7:0] Q; wire [7:0] D; wire nS;FD FDQ0(.C(clk), .D(D[0]), .Q(Q[0])), FDQ1(.C(clk), .D(D[1]), .Q(Q[1])), FDQ2(.C(clk), .D(D[2]), .Q(Q[2])), FDQ3(.C(clk), .D(D[3]), .Q(Q[3])), FDQ4(.C(clk), .D(D[4]), .Q(Q[4])), FDQ5(.C(clk), .D(D[5]), .Q(Q[5])), FDQ6(.C(clk), .D(D[6]), .Q(Q[6])), FDQ7(.C(clk), .D(D[7]), .Q(Q[7]));OR2 D0_L(.I0(L_0), .I1(R_0), .O(D[0])), D1_L(.I0(L_1), .I1(R_1), .O(D[1])), D2_L(.I0(L_2), .I1(R_2), .O(D[2])), D3_L(.I0(L_3), .I1(R_3), .O(D[3])), D4_L(.I0(L_4), .I1(R_4), .O(D[4])),串行输入SD5_L(.I0(L_5), .I1(R_5), .O(D[5])), D6_L(.I0(L_6), .I1(R_6), .O(D[6])), D7_L(.I0(L_7), .I1(R_7), .O(D[7]));并行－串行转换器 没有启动命令时并行－串行转换器ser_out并行输入par_in 移位输入7位并行-串行转换器ser_out并行输入par_in 移位输入7位并行-串行转换器2.1 实验内容用Verilog HDL语言，采用结构化描述方法设计一个8位带并行输入的右移移位寄存器。

移位寄存器实验报告（一）实验原理移位寄存器是用来寄存二进制数字信息并且能进行信息移位的时序逻辑电路。

根据移位寄存器存取信息的方式可分为串入串出、串入并出、并入串出、并入并出4种形式。

74194是一种典型的中规模集成移位寄存器，由4个RS触发器和一些门电路构成的4位双向移位寄存器。

该移位寄存器有左移，右移、并行输入数据，保持及异步清零等5种功能。

有如下功能表（二）（三）实验内容1.按如下电路图连接电路十个输入端，四个输出端，主体为74194.2.波形图参数设置：End time：2us Grid size:100ns波形说明：clk:时钟信号； clrn：置0s1s0:模式控制端 sl_r:串行输入端abcd：并行输入 qabcd：并行输出结论：clrn优先级最高，且低有效高无效；s1s0模式控制，01右移，10左移，00保持，11置数重载；sl_r控制左移之后空位补0或补1。

3.数码管显示移位（1）电路图（2）下载验证管脚分配：a,b,c,d:86,87,88,89 bsg[3..0]:99,100,101,102clk:122 clk0:125 clrn:95q[6..0]:51,49,48,47,46,44,43 s0,s1:73,72sl_r:82,83结论：下载结果与仿真结果一致，下载正确。

一、实验日志1.移位寄存器的实验真的挺纠结的，本来想用7449的，但是下载结果出现了错误，想到它在这个电路图中的功能比较单一，就自己写了一个my7449，终于对了。

五、思考题（1）简单说明移位寄存器的概念及应用情况？概念：移位寄存器是用来寄存二进制数字信息且能进行信息移动的时序逻辑电路。

根据移位寄存器存取信息的方式不同可以分为串入串出，串入并出，并入串出，并入并处4种形式。

应用：移位寄存器可以构成计数器，顺序脉冲发生器，串行累加器，串并转换，并串转换等。

（2）仿真常规方法步骤是什么？有什么注意事项？a)新建波形文件后波形图参数设置b)添加结点或总线后信号整合与位置分配c)激励输入及分段仿真注意事项：1.激励输入信号与待分析输出信号上下放置，界限分明；时钟信号置顶，其他输入信号可按异步控制，同步控制，数据输入顺序向下放置；同一元器件的控制信号就近放置；同一功能的控制信号就近放置；2.符合总线形式的IO信号优先整合；同一器件和同一属性的控制信号优先整合；脉冲信号一般不整合；整合前信号应按高位到低位顺序向下放置；整合后信号名以能直观反映该信号功能为宜；3.首先设置时钟信号等系统信号激励完成电路初始状态，其次将时间轴划分为连续的时间段，一时间段完成一小步实验内容。

移位寄存器实验心得在数字电路实验中，移位寄存器是一个非常重要的组件，它在数字信号处理和数据存储中起着至关重要的作用。

通过对移位寄存器的实验，我对其工作原理和应用有了更深入的了解，并且积累了一些宝贵的实验心得。

首先，移位寄存器是一种能够将数据按位进行移动的寄存器，它可以实现数据的左移和右移操作。

在实验中，我使用了几种不同类型的移位寄存器，包括串行移位寄存器和并行移位寄存器。

通过对这些寄存器的实验，我发现它们在数据处理中具有非常灵活的应用方式，能够满足不同的需求。

其次，通过实验我了解到移位寄存器在数字信号处理中的重要性。

在实际应用中，移位寄存器可以用来实现数字信号的平移、延迟和时序控制等功能。

在数字滤波、数字调制解调、数字信号处理等领域，移位寄存器都扮演着不可或缺的角色。

另外，通过实验我还学会了如何使用移位寄存器来实现数据存储和传输。

在实验中，我将移位寄存器和其他逻辑门电路结合起来，实现了数据的存储和传输功能。

这种方法可以在数字系统设计中发挥重要作用，提高数据处理的效率和可靠性。

在实验中，我还发现了一些需要注意的问题。

首先是移位寄存器的时钟信号。

在实际应用中，时钟信号的频率和相位对移位寄存器的工作有着重要影响，需要合理设计和控制。

其次是移位寄存器的级联和级联。

在实验中，我发现级联多个移位寄存器可以实现更复杂的数据处理功能，但是需要注意级联的时序和逻辑关系，以避免出现故障。

总的来说，通过对移位寄存器的实验，我对其工作原理和应用有了更深入的了解，并且积累了一些宝贵的实验心得。

移位寄存器在数字信号处理和数据存储中具有非常重要的作用，它可以实现数据的移动、存储和传输等功能，对于数字系统设计和数字信号处理具有重要意义。

希望通过不断的实验和学习，我能够更深入地理解移位寄存器的工作原理和应用，为将来的工程实践打下坚实的基础。

实验四移位寄存器指令实验一、实验目的1、掌握移位指令的使用方法。

2、熟悉编译调试软件的使用。

二、实验器材1、PC机一台2、PLC实验箱一台3、编程电缆一根4、导线若干三、实验内容S7-200提供丰富的移位指令，有左移、右移指令，循环左移、循环右移指令，以及字节移位、字移位、双字移位指令。

这里介绍几个常用的指令，其它的请参见有关手册。

1、左移字指令指令符： SHL_W梯形图符：左移，EN：使能IN：01 ——10左移N:移动位数2、右移字指令指令符： SHR_W梯形图符：移位指令将输入值IN右移或者左移N位，并将输出结果装载到OUT中。

移位指对移出的位自动补零。

如果位数N大于或等于最大允许值（对于字节操作为8，对于字操作为16，对于双字操作为32），那么移位操作的次数为最大允许值。

如果移位次数大于0，溢出标志位（SM1.1)上就是最近移出的位值。

如果移位操作的结果为0，零存储器位（SM1.0）置位。

字节操作是无符号的，对于使用字或双字操作，当使用符号数据类型时，符号位也被移动。

3、循环左移字指令指令符：ROL_W 梯形图符：4、循环右移字指令指令符：ROR_W 梯形图符：循环移位指令将输入值IN循环右移或者循环左移N位，并将输出结果装载到OUT中。

如果位数N大于或等于最大允许值（对于字节操作为8，对于字操作为16，对于双字操作为32），S7-200在执行循环移位之前，会执行取模操作，得到一个有效的移位次数。

取模操作的结果对于字节操作为0到7，对于字操作为0到15，对于双字操作为0到31。

如果移位次数为0，循环移位指令不执行。

如果循环移位指令执行，最后一位的值会复制到溢出标志位（SM1.1）。

如果移位次数不是8（对于字节操作），16（对于字操作），32（对于双字操作）的整数倍，最后被移出的位会被复制到溢出标志位（SM1.1）。

当循环移位的结果为0时，结果为零标志位（SM1.0）被置位。

字节操作是无符号的，对于使用字或双字操作，当使用符号数据类型时，符号位也被移动。