实验六 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。

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。

实验六 移位寄存器及其应用一、实验目的1、 掌握移位寄存器功能的测试方法2、 掌握4位双向移位寄存器的逻辑功能 二、实验仪器及设备1、 EEL-II 型电工电子实验台2、 集成器件74LS194 三、实验内容1、 在数字实验箱中插入74LS194，按图6.1接线V CC S 1S 0D SR A D SL B C D GNDQ A Q B Q C Q DCRCP逻辑电平显示器数 据 开 关+5v复位按钮SB单次脉冲74LS194图6.1 74LS194管脚排列图和逻辑功能测试图2、 接线完毕，检查无误后，进行基本功能测试 复位：CR =0，电路复位，Q A Q B Q C Q D =0000 保持：CR 非=1，S 1=S 0=0，Q A ~Q D 状态不变使CR =1，S 1、S 0（工作状态控制端）任意，CP=0或CP=1，则Q A ~Q D 状态也不变表6.1 74LS194双向4位移位寄存器功能表并行置数：置CR=1，S1=S0=10，数据输入端DCBA置为0101，输入单次脉冲，则Q D Q C Q B Q A=0101，如果改变DCBA数据，再按单次脉冲，新数据将置入。

右移位：置CR=1，S1=0，S0=1，D SR=1，D SL=*，输入单次脉冲，则Q A=1，Q B=Q An，Q C=Q Bn，Q D=Q Cn左移位：置CR=1，S1=1，S0=0，D SR=*，D SL=1，输入单次脉冲，则Q D=1，Q C=Q Dn，Q B=Q Cn，Q A=Q Bn3、循环右移应用如将上图中的D SR端接到Q D端，并将寄存器Q D~Q A置为1000，且满足右移条件，在寄存器会右移一个“1”，每4个时钟脉冲完成一次循环。

4、用74LS194组成8位移位寄存器原理如图6.2所示。

逻辑状态显示器图6.2 用74LS194组成8位移位寄存器原理图四、实验报告整理各项测试结果。

实验六移位寄存器一：实验目的1. 掌握移位寄存器的工作原理，逻辑功能2. 掌握集成移位寄存器74LS194的逻辑功能及应用二：实验器材74LS00 74LS74 74LS194 CD4008B三：实验原理寄存器用于寄存一组二值代码，它被广泛应用于各类数字系统和计算机中，一个触发器能储存1位二值代码，N个触发器组成的寄存器能储存N位二值代码。

移位寄存器除了具有存储代码功能以外，还具有移位功能。

所谓移位功能，是指寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下依次左移或右移。

因此，移位寄存器不但可以用来寄存代码，还可以用来实现数据的串行---并行转换，数值的运算和处理。

四．实验内容（一）验证74LS194的逻辑功能，按功能表进行。

结论：74LS194的逻辑功能与实验结果相一致并且与逻辑功能表相符合.二）如图6.3所示，两个二制数A,B,分别存入74LS194(A),74LS194(B),现在要对它们进行按位相加，其和放入74LS194(A)中。

试采用全加器CD4008B和D触发器74LS74组成能实现上述要求的电路，输出用二极管指示。

有图知，满足其特性。

分析以上记录的真值表可知在预设的A为 1010，B为1001情况下，芯片U1用来对A进行移位处理、存放和显示输出结果，U2用来对B进行移位，U3为全加器，本题中设置为一位全加器，故其进位应为S2，全加器将本位的输出和用来控制A右移移位进去的数字，并用D锁存器来存储A、B全加所得和向高位的进位，并将进位结果参与下一次全加运算。

分析真值表可知，每来一个脉冲，A、B实现一次移位，全加器进行一次全加，锁存器存入所得进位数。

四个脉冲到来之后，输出结果即为A、B全加二进制结果，由表中数据得出A+B=10011，符合实验结果；之后由于B已经移出去了，实现的是A 中数与0000的全加的循环移位。

（三）设计二进制转换成十进制的数码转换电路，使上述电路在相加后可以完成用数码管显示相加结果。