【移位寄存器及其应用】范文118

学生实验报告

第二篇：实验八 移位寄存器及其应用 2200字

实验八 移位寄存器及其应用

一、实验目的

1．熟悉移位寄存器的结构及工作原理

2．了解移位寄存器的应用。

二、实验原理

移位寄存器是具有移位功能的寄存器。它是一种由触发器链型连续组成的同步时序网络。代码的移位是在统一的位移脉冲CP控制下进行的。每来一个移位位脉冲，原存贮于寄存器的信息代码就按规定的方向（左方或右方）同步移一位。移位寄存器的类型，按移位的方式可分为左移﹑右移和双向移位寄存器；按其输入输出方式可分为并行输入—并行输出﹑并行输入—串行输出﹑串行输入—并行输出和串行输入—串行输出等几种。

移位寄存器应用较广。利用移位寄存器可以构成计数分频电路﹑序列信号发生器、串/并行代码转换器、延时电路等。移位寄存器的状态转移是按移存规律进行的，一般称为移存型计数器。常用的移存型计数器有环行计数器和扭环形计数器。

下面介绍几种常用的MSI移位寄存器及其应用。

74LS195为4位并行存取移位寄存器；74LS194为4位双向通用移位寄存器,它具有左移﹑右移﹑并行输入数据﹑保持及清除等五种功能。它们的功能表及管脚图见附录. 应用举例：

（一）移存型计数器

（1） 环形计数器

环形计数器的特点是环形计数器的计数模数M=移位寄存器位数N，且工作状态是依次循环出1或0，如4为环形计数器状态为0001-0010-0100-1000或1110-1101-1011-0111。设计该类计数器往往要求电路能自启动。

（2） 扭环计数器

扭环计数器又称为约翰逊计数器。其特点是四位扭环计数器具有N=2n=8个有效计数状态，且相邻两状态间只有一位代码不同，因此扭环计数器的输出所驱动的组合网络不会产生功能竞争。

（3） 任意进制移存型计数器

只要状态转移关系符合移存规律的计数器，就称为移存型计数器。

移存型计数器只要M≠2N时，就要考虑计数器的自启动问题。移存型计数器子启动的方法有两种：

①、 改变移位寄存器串行输入D0的反馈方程，例如：让循环出“1”的4位环形计

数器的D0=Q2?Q1?Q0，使全“0”状态时的的D0=1;如果是循环出“0”的4位环形计数器，则D0?Q2Q1Q0，使全“1”状态时的D0=0,从而实现自启动。

②、 利用预置功能实现自启动。

用74LS194完成具有自启动特性的扭环计数器，其一种实现逻辑电路图及完全状态图如图8-1所示。不同的完全状态图对应于不同的逻辑电路图。

U2A7400

图8-1一种扭环计数器逻辑图及完全状态图 （二）可编程分频器

在数字系统设计中，经常需要频率不同的时钟信号。它们通常都是系统时钟CP的若干分频，并且分频比往往是可变的，这种分频器称为可编程分频器。采用SSI实现可编程分频器，其设计工作量是很大的。但若选用合适的MSI器件，实现这种分频器则是十分方便的。

采用74LS194实现可编程分频器的逻辑结构，如图8-2所示。两个74LS194级联构成8位右移寄存器，分频后的脉冲信号从74LS194（U2）的QD输出。分频比由3—8译码器确定，改变译码器的地址可以改变分频比，当3—8译码器的地址码为N时，可以得到N+1分频的输出脉冲。这里1≤N≤7。该分频器从X端输出的为负脉冲，若从X’输出，则可得到正脉冲输出信号。

图8-2 可编程分频器

工作过程如下：

先将计数器清零，由于74LS194（U2）QD=0，故S1=S0=1。这样当第一个移位脉冲CP的上升沿到来时，计数器进行并行置数操作。设此3-8译码器的地址输入端A2A1A0=110，则译码器除第6个输出端为0外，其余输出端均为1。从而并行置数操作的结果就是两片移位寄存器的状态成为10111111，与此同时，片（U1）和片（U2）的S1又变为0，因此从第2个CP脉冲开始，两片移位寄存器便进行右移操作，直到第7个CP作用之后，移位寄存器状态成为11111110，从而使S1=0。当第8个CP到达时，两片移位寄存器再次进行并行置数操作，开始了下一个分频循环。

(三) 用集成移位寄存器74LS195完成7位串—并转换

图8-3所示为7位串行—并行转换器。其中，CR为异步清0端，当CR=0时，所有D触发器全部清0；J﹑K为串行数据输入端；D0﹑D1﹑D2﹑D3为并行数据输入端；SH/LD为移位控制/置入控制（低电平有效）端。

图8-3 7位串行—并行转换器

图中串行数据DI送入片U1的串行数据输入端J﹑K及并行输入端D0。片U1的并行输入端D1接0，为标志码。D2﹑D3接1。芯片U2的串行数据输入端J﹑K接片U1的输出Q3，片U2的D0～D3均接1。片U2的Q3作片U1和片U2的SH/LD输入。在CP的作用下，即能完成7位串行—并行转换。此转换器常用于数模转换系统. 三、器件

1、74LS00 四2输入与非门

2、74LS194 通用四位双向移位寄存器 3、74LS195 四位并行存取移位寄存器 四、实验内容及步骤

1． 据图8-4所示完全状态图用74LS194设计具有自启动特性的扭环计数器。

图8-4 一种扭环计数器完全状态图

2． 设计模N=7具有自启动特性的移位型计数器，并实验验证之。 3． 验证可编程分频器电路的正确性（任意确定分频比）并画出波形图。

五、实验报告

按实验要求写出设计全过程，画出实验电路图并给出实验结果。