集成寄存器及其應用

實驗9集成寄存器及其應用一.實驗目的1.加深理解基本數(shù)碼寄存器和移位寄存器的功能和特點。2．掌握常用集成寄存器的應用及組成其它時序電路的設計方法。3.進一步熟悉常用電子儀器的使用方法。實驗儀器：雙蹤示波器，交流毫伏表，函數(shù)發(fā)生器，直流穩(wěn)壓電源，萬用表，數(shù)字電子電路實驗平臺。實驗元器件：74LS175、74LS194、74LS47、74LS00、發(fā)光二極管若干、撥動開關、限流電阻200Ω等

。二.實驗儀器及器材三.預習要求1.復習有關數(shù)碼寄存器、移位寄存器的內(nèi)容。2.完成本實驗的設計任務，并畫出實驗電路圖，列好測試功能表格。3.查閱出本實驗所用集成器件的資料。1.4位集成數(shù)碼寄存器74LS175功能測試

74LS175集成電路管腳如圖1所示，給該芯片施加正確的電源后，進行下列測試。（1）清零功能測試。令RD端子接地，任意改變輸入D3~D0的數(shù)據(jù)值，時鐘CP施加一任意脈沖信號，測試寄存器輸出Q3~Q0的狀態(tài)，并記錄。四.基本實驗圖141235671516CPD0D1D2GNDQ3Q2Q1Vcc74LS175891011121413RD3DQ0Q0Q1Q2Q3（2）置數(shù)功能測試。令RD端子接高電平（+5V），D3~D0接入數(shù)據(jù)“1111”，CP時鐘接入一單脈沖或頻率非常低的TTL信號（0.1~0.5Hz），觀察CP脈沖上升沿到來后，寄存器輸出Q3~Q0的狀態(tài)變化，并記錄；若將D3~D0改接為“1010”，再次觀察CP脈沖上升沿來到后，寄存器輸出Q3~Q0的狀態(tài)變化。（3）數(shù)碼寄存功能測試。令RD端子接高電平(+5V），D3~D0接入數(shù)據(jù)“0101”，CP端輸入一時鐘信號將輸入數(shù)據(jù)“0101”置入到寄存器的輸出端Q3~Q0上，此時將CP端的時鐘信號撤掉，即令CP接低電平或高電平，此時任意改變輸入數(shù)據(jù)的值，觀察寄存器輸出Q3~Q0狀態(tài)的變化，并記錄。2．4位集成雙向移位寄存器74LS194功能測試根據(jù)圖2所示連接電路，進行以下各功能測試。圖2（1）清零功能。令RD=0，任意改變CP信號、S1和S0信號、DSL和DSR及D3~D0數(shù)據(jù)，測量寄存器輸出Q3~Q0的狀態(tài)，記錄結(jié)果。（2）數(shù)據(jù)的并行輸入/并行輸出。首先將寄存器清零，然后令RD、S1、S0均接“1”，輸入數(shù)據(jù)D3~D0輸入任意一個四位二進制數(shù)，例如0101，CP輸入一個單脈沖或頻率很低的TTL信號(0.1~0.5Hz），觀察寄存器輸出Q3~Q0的狀態(tài)（該狀態(tài)可以通過發(fā)光二極管指示），并記錄結(jié)果。（3）數(shù)據(jù)的串行輸入/串行輸出。首先將寄存器清零，然后令RD=1，S1S0=01，使DSR=1，連續(xù)發(fā)4個時鐘脈沖，觀察寄存器輸出Q0、Q1、Q2、Q3的變化，并記錄；再將寄存器清零，然后令RD=1，S1S0=10，使DSL=1，再連續(xù)發(fā)4個時鐘脈沖，再次觀察寄存器輸出Q0、Q1、Q2、Q3的變化，并記錄。（4）數(shù)據(jù)的保持。先給寄存器置入一個四位二進制數(shù)，例如1100，令RD=1，S1S0=00，然后連續(xù)發(fā)CP時鐘脈沖，觀察寄存器輸出狀態(tài)變化情況，并記錄。3.移位寄存器74LS194構成環(huán)形計數(shù)器利用74LS194構成的環(huán)形計數(shù)器電路如圖3所示。首先令，S1S0=11，CP輸入單脈沖信號，使移位寄存器置數(shù)；然后使S1S0=01，CP依次輸入單次脈沖或頻率較低的TTL方波脈沖（0.1~0.5Hz），觀察寄存器輸出狀態(tài)的循環(huán)過程，并記錄。將CP脈沖改成10kHz的TTL方波信號，用示波器觀察并記錄CP、Q0~Q3的波形。圖34.移位寄存器74LS194構成的扭環(huán)形計數(shù)器

74LS194構成的扭環(huán)形計數(shù)器電路如圖4所示。首先令RD=0，使寄存器清零；然后使RD=1，CP依次輸入單次脈沖或頻率較低的TTL方波脈沖（0.1~0.5Hz），觀察寄存器輸出狀態(tài)的循環(huán)過程，并記錄。將CP脈沖改成10kHz的TTL方波信號，用示波器觀察并記錄CP、Q0~Q3的波形。圖4

設計一彩燈控制器，要求8只彩燈（可以使用LED代替）7暗1亮，且這盞亮的燈按一定節(jié)拍循環(huán)移動（假設節(jié)拍時間為1s），另外要求這盞亮的燈右向循環(huán)移動10s后，然后左向循環(huán)移動10s。試用74LS194、集成計數(shù)器、集成門電路設計實現(xiàn)上述功能的電路，要求寫出設計過程，畫出電路圖，并進行實驗驗證。五.提高實驗內(nèi)容六.創(chuàng)新實驗內(nèi)容

現(xiàn)代生活中需要變化更復雜、圖案更多彩的彩燈控制方案，請你根據(jù)實際情況，設計一款控制8盞燈的控制器，要求有更多種的控制花樣。請自擬設計方案，并畫出設計電路，自擬實驗方案。七.實驗報告要求（1）整理實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)各集成寄存器邏輯功能。（2）畫出74LS194構成的環(huán)形計數(shù)器和扭環(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。（3）記錄環(huán)形計數(shù)器和扭環(huán)形計數(shù)器的輸出波形。（4）簡述實驗過程中出現(xiàn)的問題及解決方法。

八.思考題試用D觸發(fā)器和門電路設計一個可以實現(xiàn)串/并行寄存數(shù)碼的4位右移寄存器，畫出設計電路圖。2.圖5是74LS194構成的具有自啟動功能的環(huán)形計數(shù)器，畫出該計數(shù)器的有效狀態(tài)，并檢查該計數(shù)器的自啟動功能。圖53．畫出圖6所示計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，設計數(shù)器的初始狀態(tài)為零，分析與非門在計數(shù)器中的作用。圖64.由移位寄存器、全加器及D觸發(fā)器構成加法運算電路如圖