整理試驗(yàn)0寄存器及應(yīng)用訂正

1、精品文檔實(shí)驗(yàn)五 寄存器及其應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)一步熟悉雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的運(yùn)用。2掌握寄存器邏輯功能及使用方法。3通過對 74LS194（ 4 位雙向移位寄存器）的邏輯功能測試掌握其功能及使用方法。4利用 74LS194 雙向移位寄存器分別實(shí)現(xiàn)環(huán)形、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。5學(xué)會應(yīng)用中規(guī)模集成 4 位雙向移位寄存器。、實(shí)驗(yàn)任務(wù)（建議學(xué)時(shí)： 4 學(xué)時(shí)）一）基本實(shí)驗(yàn)任務(wù)（ 非電類本科生只做 4、 5項(xiàng) ）1驗(yàn)證 D 觸發(fā)器構(gòu)成的 4 位二進(jìn)制碼寄存器的邏輯功能，掌握電路構(gòu)成及原理；2驗(yàn)證 D 觸發(fā)器構(gòu)成的 4 位右移寄存器的邏輯功能，掌握電路構(gòu)成及原理；3驗(yàn)證 D 觸發(fā)器構(gòu)成的 4 位左移寄存器的邏輯功能，掌握電路

2、構(gòu)成及原理；4 74LS194 雙向移位寄存器的邏輯功能測試；5用 74LS194 分別實(shí)現(xiàn)環(huán)形計(jì)數(shù)器和扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，掌握其邏輯功能及用法。（二）擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)任務(wù)（ 電類本科生 2、3 項(xiàng)任選一個(gè)，非電類本科生只做第 1 項(xiàng)）1利用一片 74LS194 設(shè)計(jì)一個(gè) 4 路流水燈控制電路。2用兩片 74LS194 設(shè)計(jì)一個(gè) 8 路流水燈控制電路。3利用兩片 74LS194 設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生如圖 5-10 所示時(shí)序的環(huán)形脈沖信號發(fā)生器。三、實(shí)驗(yàn)原理寄存器和移位寄存器是數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中常用的基本邏輯單元。 寄存器是存放二進(jìn)制 碼的電路，由觸發(fā)器構(gòu)成（如圖 5-1 所示的 4 位二進(jìn)制寄存器） 。移位寄存器

3、（又稱移存器） 不僅能夠寄存數(shù)碼， 而且具有移位功能。 移位是數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)中非常重要的一個(gè)功 能。如二進(jìn)制數(shù) 0011乘以 2的運(yùn)算， 可以通過將 0011左移一位實(shí)現(xiàn)； 而除以 2的運(yùn)算則可 通過右移一位實(shí)現(xiàn)。移位寄存器的分類：右移寄存器（如圖 5-2 所示）左移寄存器（如圖 5-3 所示）雙向移位寄存器（如圖 5-4 所示的 74LS194 ） 循環(huán)移位寄存器等。常用的集成移位寄存器：74LS164、 74LS165 、 74LS166 八位單向移位寄存器；74LS194 為四位雙向移位寄存器；74LS195 為四位單向移位寄存器；74LS198 為八位雙向移位寄存器。移位寄存器的

4、應(yīng)用：1實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼的串并行轉(zhuǎn)換。在數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中， 信息在遠(yuǎn)距離線路上一般采用串行方式傳送， 而終端的輸 入或輸出往往采用并行方式進(jìn)行， 因此需要對信號進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換或者并串轉(zhuǎn)換。 按轉(zhuǎn)換 方式的不同移位寄存器又可分為：并入并出型用于數(shù)據(jù)寄存；并入串出型用于多位數(shù)據(jù)共信道傳輸；串入并出型用于共信道傳輸數(shù)據(jù)接收； 串入串出型用于數(shù)字延遲。2構(gòu)成順序脈沖信號發(fā)生器。順序脈沖是指在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)， 在時(shí)間上按一定的先后順序排列的脈沖信號。 利用 順序脈沖信號可控制多個(gè)設(shè)備按照規(guī)定好的順序進(jìn)行工作。在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中， 可利用移位寄存器產(chǎn)生符合步進(jìn)電機(jī)控制要求的驅(qū)動(dòng)脈沖， 以實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)

5、器步矩的細(xì)分， 達(dá) 到對步進(jìn)電機(jī)的精確控制。精品文檔(一)基本實(shí)驗(yàn)任務(wù)1. 驗(yàn)證D觸發(fā)器構(gòu)成的4位二進(jìn)制碼寄存器的邏輯功能，掌握電路構(gòu)成及原理圖5-1 D觸發(fā)器構(gòu)成的4位二進(jìn)制寄存器由4個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成的4位寄存器電路如圖5-1所示。D。D3為并行數(shù)輸入端，CP為 時(shí)鐘脈沖輸入端，QoQ3為并行輸出端。Rd / =0時(shí)，4個(gè)觸發(fā)器同時(shí)被置 0。Rd，=1時(shí)，寄存器工作。當(dāng)時(shí)鐘上升沿到來時(shí)，DoD3被并行送入4個(gè)觸發(fā)器中，此時(shí) Q3 Q2 Qi Qo= D3 D2 D1 Do。Rd/ =1、CP=0時(shí)，寄存器中寄存的 4位數(shù)保持不變，即 Q3 Q2 Q1 Qo的狀態(tài)保持不變。 1CP 1Q1RD1

6、5D1O u 翠 1口-4LS74D2. 驗(yàn)證D觸發(fā)器構(gòu)成的4位右移位寄存器的邏輯功能，掌握電路構(gòu)成及原理V20 u2B 如 ?CP2RD7HS74D圖5-2 D觸發(fā)器構(gòu)成的4位右移寄存器如圖5-2所示，4位右移位寄存器由4個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成，Sr端位右移數(shù)據(jù)輸入端，Q3為右移輸出端，CP端為移位脈沖輸入端，從左向右依次定義四個(gè)觸發(fā)器分別為FFo、FF1、FF2、FF3。設(shè)開始時(shí)Q0(n)Q3(n)均為0，串行數(shù)據(jù)輸入碼為0101，由低位向高位順序輸入。當(dāng)輸入第一個(gè)數(shù)碼 1 時(shí)(使 Sr=1 ) , D0=1 , D1=Q(n)=0、D2=Q 1(n)=0、D3=Q2(n)=0，在第 1 個(gè)移位脈

7、沖 CP 上升沿的作用下，Q0(n+1) = D 0=1， Q1(n+1) = D 1=Qo(n)=O， Q2(n+1) = D 2= Q1(n)=0、Q3(n+1) = D 3=Q2(n)=0 ,這時(shí)寄存器狀態(tài)為移了一位，同理 FFFF2、ff3中的數(shù)也依次向右移了一位。當(dāng)Sr端輸入第二個(gè)數(shù)碼0時(shí)，在第二個(gè)移位脈沖CP的上升沿作用下,第二個(gè)數(shù)碼0存入FFo中，F(xiàn)Fo中原來的數(shù)碼1右移入FFi，Qi=l ；同理,Q2=Q 3=0。如此，在4個(gè)移位脈沖的作用下，4位串行數(shù)據(jù)1101便全部存入CP串行 數(shù)據(jù)初態(tài)次態(tài)Q0Q1Q2Q3Q0Q1Q2Q300000000011000010002010000

8、10031010010104010100101表5-1右移位寄存器狀態(tài)表Q3Q2Q1Qo=OOO1。其效果就是第一個(gè)數(shù)碼1存入FFo,數(shù)碼向右寄存器中。右移情況如表5-1所示。3. 驗(yàn)證D觸發(fā)器構(gòu)成的4位左移位寄存器的邏輯功能，掌握電路構(gòu)成及原理 1CP1SDID U2A IQ7LS7O1Q)102D U26 20?4LS74D2RD圖5-3 D觸發(fā)器構(gòu)成的4位左移寄存器如圖5-3所示，由4個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成的左移位寄存器，Sl是左移數(shù)據(jù)輸入端，Q0為左移輸出端。其工作原理與右移位寄存器相同，數(shù)據(jù)的移位過程同學(xué)們可以參考右移位寄存器自行分析。左移情況如表5-2所示。I I 0)74LS194MRS

9、1So工作模式0XX置零100r保持101右移110左移111并行輸入表5-374LS194功能表4. 74LS194雙向移位寄存器的邏輯功能測試74LS194集成芯片引腳功能及排列如圖5-4所示。Vqc QuQi Q；Q?CPSi So而而 帀TH7F|血VEFIZI III LiJ Ld Ld LdSIR Sr Do DiDj Sl GND圖5-474LS194引腳排列DoD3 :并行數(shù)表5-474LS194的邏輯功能q0 q1 Q2 Q374LS194CP S1 S0圖5-5環(huán)形計(jì)數(shù)器圖5-6扭環(huán)形計(jì)數(shù)器74LS194構(gòu)成的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器如圖5-6所示，這種電路結(jié)構(gòu)具有自啟動(dòng)功能，該電路相

10、 當(dāng)于一個(gè)8分頻計(jì)數(shù)器。（二）擴(kuò)展任務(wù)（電類本科生在2、3項(xiàng)中任選一項(xiàng)完成，非電類本科生只做第1項(xiàng)）1. 利用74LS佃4設(shè)計(jì)一個(gè)4路流水燈控制電路。LrLrLrLTLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLpL81 L：Ji1圖5-7四路LED燈控制器時(shí)序圖74LS194的QoQ4、&、Sl、Sr各端時(shí)序波形圖如圖5-7所示。圖中用LR表示左移串行數(shù)據(jù)輸入端（Sl）和右移串行數(shù)據(jù)輸入端（Sr ）的脈沖信號。74LS194的QoQ4四個(gè)輸出端可用于驅(qū)動(dòng)4只LED燈。2.用兩片74LS194設(shè)計(jì)一個(gè)8路流水燈控制電路。時(shí) 鐘 脈 沖8分頻信號圖5-88路彩燈控制器原理框圖表5-5彩燈控制器輸

11、出狀態(tài)編碼表節(jié)拍脈沖編碼 QaQbQcQdQeQfQgQh節(jié)拍 脈沖編碼 QaQbQcQdQeQfQgQh花型1花型II花型1花型II00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 010 0 0 1 1 0 0 01 0 0 0 1 0 0 051 1 1 0 0 1 1 10 1 1 1 0 1 1 120 0 1 1 1 1 0 01 1 0 0 1 1 0 061 1 0 0 0 0 1 10 0 1 1 0 0 1 130 1 1 1 1 1 1 01 1 1 0 1 1 1 071 0 0 0 0 0 0 10 0 0 1 0 0 0 141 1 1 1 1 1 1 1

12、1 1 1 1 1 1 1 180 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0以74LS194為核心用最少的器件設(shè)計(jì)一個(gè)8路彩燈控制器，2分配器可用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。8路彩燈控制器相關(guān)控制端時(shí)序圖見圖5-9所示，時(shí)序圖中Sl=Sr。設(shè)計(jì)要求：彩燈組成兩種花型，每種花型輪流交替?；ㄐ虸由中間到兩邊對稱地依次亮，全亮后仍由中間向兩邊依次滅?；ㄐ虷8路燈分兩半，從左到右順序亮，全亮后再從左到右順序滅。根據(jù)選定的花型可列出移位寄存器的輸出狀態(tài)編碼，如表5-5所示|1II|1DI.1II5051圖5-98路彩燈控制器時(shí)序圖(1 )根據(jù)上述控制原理和要求設(shè)計(jì)出具體電路。(2 )分別測試單一花型運(yùn)

13、行時(shí)移位寄存器的工作狀態(tài)。(3)電路統(tǒng)調(diào)。3.利用74LS194設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)形脈沖信號發(fā)生器。如圖5-10所示時(shí)序，CP脈沖的頻率為300Hz。三路信號 A、B、C的周期相同，且三者在時(shí)序上依次相隔 2個(gè)CP周期，每路信號每經(jīng)過 6個(gè)CP完成一次循環(huán)，B滯后A 2個(gè) CP后出現(xiàn)，C滯后E 2個(gè)CP后出現(xiàn)，如此反復(fù)循環(huán)。利用兩片 74LS194擴(kuò)展成6位移位 寄存器，每隔一位取出一路信號，即可得到如圖5-10所示時(shí)序關(guān)系的三路脈沖信號。要求：設(shè)計(jì)的電路要能實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)功能。20.0 mWUmTlWg)SO.Om四、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1 復(fù)習(xí)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、寄存器、移位寄存器等相關(guān)知識。2. 根據(jù)基本任務(wù)1-3項(xiàng)

14、測試內(nèi)容自擬測試表格。3. 畫出基本任務(wù)5中環(huán)形計(jì)數(shù)器、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)測試電路。4根據(jù)要求任選一個(gè)擴(kuò)展任務(wù)，并用Multisim仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真，設(shè)計(jì)出邏輯功能測試用表格。五、實(shí)驗(yàn)器材1. 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱2. 數(shù)字萬用表3. 集成電路芯片1） 74LS1942 只；2） 74LS001 只；3） 74LS741 只六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（一）基本實(shí)驗(yàn)任務(wù)1. 驗(yàn)證D觸發(fā)器構(gòu)成的4位二進(jìn)制碼寄存器的邏輯功能，掌握電路構(gòu)成及原理；根據(jù)圖5-4所示74LS194引腳排列圖，將集成芯片插入實(shí)驗(yàn)箱中的集成插座上，Vcc接+5V , GND接地，CP接實(shí)驗(yàn)箱單脈沖插孔，Q3 Q2 Q1 Qo分別接

15、到四個(gè) LED （邏輯電平指示燈D4 D1）上，數(shù)據(jù)輸入端D3 Do分別接邏輯電平開關(guān) S4S1,其余引腳按圖5-1所示電路 進(jìn)行連接，然后進(jìn)行功能測試，并將測試結(jié)果填入自擬測試表格中。2. 驗(yàn)證D觸發(fā)器構(gòu)成的4位左移寄存器的邏輯功能，掌握電路構(gòu)成及原理；根據(jù)圖5-4所示74LS194引腳排列圖，將集成芯片插入實(shí)驗(yàn)箱中的集成插座上，Vcc接+5V , GND接地，CP接實(shí)驗(yàn)箱單脈沖插孔，Q3 Q2 Q1 Qo分別接到四個(gè) LED （邏輯電平指示燈D4 D1）上, Sr接邏輯電平開關(guān)S1，其余引腳按圖5-2所示電路進(jìn)行連接，然后進(jìn)行功 能測試，并將測試結(jié)果填入自擬測試表格中。3驗(yàn)證 D 觸發(fā)器構(gòu)

16、成的 4 位左移寄存器的邏輯功能，掌握電路構(gòu)成及原理；根據(jù)圖 5-4 所示 74LS194 引腳排列圖， 將集成芯片插入實(shí)驗(yàn)箱中的集成插座上，Vcc 接+5V , GND接地，CP接實(shí)驗(yàn)箱單脈沖插孔， Q3 Q2 Qi Qo分別接到四個(gè) LED （邏輯電平指示 燈D4Di）上，Sl接邏輯電平開關(guān) Si，其余引腳按圖5-3所示電路進(jìn)行連接，然后進(jìn)行功 能測試，并將測試結(jié)果填入自擬測試表格中。4 74LS194 雙向移位寄存器的邏輯功能測試；根據(jù)圖 5-4 所示 74LSi94 引腳排列圖， 將集成芯片插入實(shí)驗(yàn)箱中的集成插座上， Vcc 接 +5V , GND接地，DoD3、So、MR/依次接邏輯

17、電平開關(guān) SiS7, Sl和Sr短接到S&, 然后按表 5-4 所規(guī)定的輸入狀態(tài)，逐項(xiàng)進(jìn)行測試，驗(yàn)證其各項(xiàng)功能。5用 74LS194 分別實(shí)現(xiàn)環(huán)形計(jì)數(shù)器和扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，掌握其邏輯功能及用法。根據(jù)事先畫好的測試電路進(jìn)行電路接線，然后測試并將結(jié)果記入自擬表中。（二）擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)任務(wù)按照 Multisim 仿真調(diào)試通過的設(shè)計(jì)電路進(jìn)行接線，對其邏輯功能進(jìn)行測試，并將測試 結(jié)果記錄到自擬測試表格中。七、注意事項(xiàng)1 實(shí)驗(yàn)電路連線事先用萬用表二極管”擋進(jìn)行檢測，保證連接電路的連線完好，正式連接實(shí)驗(yàn)線路前， 必須對所用芯片進(jìn)行邏輯功能的驗(yàn)證， 保證接入電路的芯片功能完好。2 將芯片插入插座，或者從插座上拔出芯片時(shí)，用力要均勻，避免用力不均導(dǎo)致芯片 引腳彎曲變