数电实验-实验报告-实验十八
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实验十八移位寄存器及其应用
一、实验目的
1、掌握移位寄存器的结构及工作原理;
2、掌握移位寄存器的应用。
二、实验原理
1.移位寄存器原理:
移位寄存器是由多级无空翻触发器组成,其在统一的时钟脉冲控制下,每来
一个时钟脉冲,原存于寄存器的信息就按照规定的方向(左或右)同步移动一位。
74194除了双向移位(左移、右移)功能外,还具有异步复位、同步保持。
和并行输入功能;其功能转换由工作方式控制S1、S0控制。
74194惯用符号及管脚图如下:表1为其功能表
图1 74194惯用符号及管脚图
表1 74194功能表
S1S0C p D IR D IL D0D1D2D3Q0n+1Q1n+1Q2n+1Q3n+1
0 ×××××××××0 0 0 0
1 ××0 ××××××
Q0n Q1n Q2n Q3n
1 0 0 ××××××
Q0n Q1n Q2n Q3n
1 0 1
D IR×××××D IR Q0n Q1n Q2n
1 1 0 ×
D IL××××Q1n Q2n Q3n D IL
1 1 1 ××
D0D1D2D3D0D1D2D3
2.移位寄存器的应用:
1、环形计数器:
有74194构成的右移环形计数器电路如图4所示。该电路可实现循环一个1或循环一个0两种技术方式,而当电路进入其他状态时,电路状态为无效状态;显然,该计数器不能自启动,为了实现自启动,可通过修改反馈逻辑达到。
2、扭环形计数器:
扭环形计数器也称约翰逊计数器,其特点是计数有效状态N=2n,且相邻状态之间只有一位代码不同,因此扭环形计数器的输出所驱动的组合电路不会产生竞争—冒险。
显然该计数器不能自启动,为了实现自启动,可以通过修改反馈逻辑达到。
三、实验仪器
1.示波器1台
2.多功能电路实验箱1台
四、实验内容
1.集成电路功能检验:
根据功能表及集成电路管脚图,利用实验箱的逻辑电平输入Ki及逻辑电平显示Li,自拟实验步骤进行检验。
将74LS194各输入、输出端分别与开关、指示灯相连
(1)置数功能
①将清零端Rd接一高电平,S1S0接11,并输入1111,给一触发脉冲,观察输出状态。
②同上输入另一数1010,观察输出状态。
③改变输入的数值,重复以上实验。
实验结果:输出状态与置入的状态一致。
(2)复位功能
①将清零端Rd接一高电平, S1S0接1 1,并置数1111。
②将清零端Rd接一低电平,看输出是否全零。
③再置另一非零数,看是否输出仍为0000
实验结果:输出状态与置入的状态无关,都为0000。
(3)保持功能
①先将输出端置任意非零状态。
②将异步清零端Rd接一高电平,S1S0接00,输入任意四位二进制数D3D2D0D1 ,给一触发脉冲,看输出结果。
③同上输入另一四位二进制数如D3D2D1D0 , 观察输出状态。
实验结果:输出状态与置入的状态一致。
(4)右移功能
①将异步清零端Rd接一高电平,S1S0接0 1,D IR接1,D IL接任意电平,输入任意四位二进制数 D3D2D1D0 ,Q3Q2Q1Q0前一状态为0000,观察此时输出状态。
实验结果:输出状态为0000 1000 1100 1110 1111 1111 ···满足右移功能。
⑸左移功能
①将异步清零端CR接一高电平,S1S0接1 0,D IL接1,D IR接任意电平,
输入任意四位二进制数D3D2D1D0,Q3Q2Q1Q00前一状态为0000,观察输出状态。
实验结果:输出状态为0000 0001 0011 0111 1111 1111 ···满足左移功能。
2.右环移计数器:
(1)按图4搭接电路,Cp由单脉冲输入,通过S1S0选择,先同步置入S1S0=11、Q3Q2Q1Q0=1000,后改为右移(S1S0=01)工作模式,观察右移循环一个“1”的环形计数器的工作情况,画出该有效循环的状态装换图。
1000 0001 0010 0100
(2)在图4基础上,同步置入:Q3Q2Q1Q0=0111,在右移工作模式下,观察右移循环一个“0”环形计数器的工作情况,画出该有效循环的状态装换图。
0111 1110 1101 1011
3.右移扭环形计数器:
(1)按图5搭接电路,Cp由单脉冲输入,通过S1S0选择,先同步置入S1S0=11、Q3Q2Q1Q0=0000,后改为右移(S1S0=01)工作模式,观察右移扭环形计数器的工作情况,画出该有效循环的状态装换图。
(2)在图5的基础上,同步置入其他无效状态,求出各无效状态的循环状态转换图。
以下分别是0010、0100、0101、0110、1001、1010、1011、1101八个无效状态的循环状态转换图:
(3)令反馈逻辑D IR=3
∙,求出自启动右移扭循环计数器的完整状
2
Q∙
Q
1Q
态转换图。
完整状态转换图如下所示:
1011 0101 0010 1001 0100
1010 1101 0110
(4)将Cp改为10kHz的TTL信号,用示波器观察Cp、Q0、Q1、Q2、Q3波形,从工作波形说明扭循环计数器相邻之间只有一个位发生变化的特点。