實(shí)驗(yàn)八 移位寄存器及其應(yīng)用.doc

實(shí)驗(yàn)八 移位寄存器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 熟悉移位寄存器的結(jié)構(gòu)及工作原理2 了解移位寄存器的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理 移位寄存器是具有移位功能的寄存器。它是一種由觸發(fā)器鏈型連續(xù)組成的同步時(shí)序網(wǎng)絡(luò)。代碼的移位是在統(tǒng)一的位移脈沖CP控制下進(jìn)行的。每來(lái)一個(gè)移位位脈沖，原存貯于寄存器的信息代碼就按規(guī)定的方向（左方或右方）同步移一位。移位寄存器的類型，按移位的方式可分為左移右移和雙向移位寄存器；按其輸入輸出方式可分為并行輸入并行輸出并行輸入串行輸出串行輸入并行輸出和串行輸入串行輸出等幾種。 移位寄存器應(yīng)用較廣。利用移位寄存器可以構(gòu)成計(jì)數(shù)分頻電路序列信號(hào)發(fā)生器、串/并行代碼轉(zhuǎn)換器、延時(shí)電路等。移位寄存器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移是按移存規(guī)律進(jìn)行的，一般稱為移存型計(jì)數(shù)器。常用的移存型計(jì)數(shù)器有環(huán)行計(jì)數(shù)器和扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。 下面介紹幾種常用的MSI移位寄存器及其應(yīng)用。74LS195為4位并行存取移位寄存器；74LS194為4位雙向通用移位寄存器,它具有左移右移并行輸入數(shù)據(jù)保持及清除等五種功能。它們的功能表及管腳圖見附錄.應(yīng)用舉例： （一）移存型計(jì)數(shù)器（1） 環(huán)形計(jì)數(shù)器 環(huán)形計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)是環(huán)形計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模數(shù)M=移位寄存器位數(shù)N，且工作狀態(tài)是依次循環(huán)出1或0，如4為環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)為0001-0010-0100-1000或1110-1101-1011-0111。設(shè)計(jì)該類計(jì)數(shù)器往往要求電路能自啟動(dòng)。（2） 扭環(huán)計(jì)數(shù)器扭環(huán)計(jì)數(shù)器又稱為約翰遜計(jì)數(shù)器。其特點(diǎn)是四位扭環(huán)計(jì)數(shù)器具有N=2n=8個(gè)有效計(jì)數(shù)狀態(tài)，且相鄰兩狀態(tài)間只有一位代碼不同，因此扭環(huán)計(jì)數(shù)器的輸出所驅(qū)動(dòng)的組合網(wǎng)絡(luò)不會(huì)產(chǎn)生功能競(jìng)爭(zhēng)。（3） 任意進(jìn)制移存型計(jì)數(shù)器只要狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系符合移存規(guī)律的計(jì)數(shù)器，就稱為移存型計(jì)數(shù)器。移存型計(jì)數(shù)器只要M2N時(shí)，就要考慮計(jì)數(shù)器的自啟動(dòng)問(wèn)題。移存型計(jì)數(shù)器子啟動(dòng)的方法有兩種：、 改變移位寄存器串行輸入D0的反饋方程，例如：讓循環(huán)出“1”的4位環(huán)形計(jì)數(shù)器的D0=，使全“0”狀態(tài)時(shí)的的D0=1;如果是循環(huán)出“0”的4位環(huán)形計(jì)數(shù)器，則，使全“1”狀態(tài)時(shí)的D0=0,從而實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)。、 利用預(yù)置功能實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)。用74LS194完成具有自啟動(dòng)特性的扭環(huán)計(jì)數(shù)器，其一種實(shí)現(xiàn)邏輯電路圖及完全狀態(tài)圖如圖8-1所示。不同的完全狀態(tài)圖對(duì)應(yīng)于不同的邏輯電路圖。 圖8-1一種扭環(huán)計(jì)數(shù)器邏輯圖及完全狀態(tài)圖 （二）可編程分頻器在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常需要頻率不同的時(shí)鐘信號(hào)。它們通常都是系統(tǒng)時(shí)鐘CP的若干分頻，并且分頻比往往是可變的，這種分頻器稱為可編程分頻器。采用SSI實(shí)現(xiàn)可編程分頻器，其設(shè)計(jì)工作量是很大的。但若選用合適的MSI器件，實(shí)現(xiàn)這種分頻器則是十分方便的。 采用74LS194實(shí)現(xiàn)可編程分頻器的邏輯結(jié)構(gòu)，如圖8-2所示。兩個(gè)74LS194級(jí)聯(lián)構(gòu)成8位右移寄存器，分頻后的脈沖信號(hào)從74LS194（U2）的QD輸出。分頻比由38譯碼器確定，改變譯碼器的地址可以改變分頻比，當(dāng)38譯碼器的地址碼為N時(shí)，可以得到N+1分頻的輸出脈沖。這里1N7。該分頻器從X端輸出的為負(fù)脈沖，若從X輸出，則可得到正脈沖輸出信號(hào)。 圖8-2 可編程分頻器 工作過(guò)程如下：先將計(jì)數(shù)器清零，由于74LS194（U2）QD=0，故S1=S0=1。這樣當(dāng)?shù)谝粋€(gè)移位脈沖CP的上升沿到來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行并行置數(shù)操作。設(shè)此3-8譯碼器的地址輸入端A2A1A0=110，則譯碼器除第6個(gè)輸出端為0外，其余輸出端均為1。從而并行置數(shù)操作的結(jié)果就是兩片移位寄存器的狀態(tài)成為10111111，與此同時(shí)，片（U1）和片（U2）的S1又變?yōu)?，因此從第2個(gè)CP脈沖開始，兩片移位寄存器便進(jìn)行右移操作，直到第7個(gè)CP作用之后，移位寄存器狀態(tài)成為11111110，從而使S1=0。當(dāng)?shù)?個(gè)CP到達(dá)時(shí)，兩片移位寄存器再次進(jìn)行并行置數(shù)操作，開始了下一個(gè)分頻循環(huán)。(三) 用集成移位寄存器74LS195完成7位串并轉(zhuǎn)換 圖8-3所示為7位串行并行轉(zhuǎn)換器。其中，為異步清0端，當(dāng)=0時(shí)，所有D觸發(fā)器全部清0；J為串行數(shù)據(jù)輸入端；D0D1D2D3為并行數(shù)據(jù)輸入端；SH/為移位控制/置入控制（低電平有效）端。 圖8-3 7位串行并行轉(zhuǎn)換器圖中串行數(shù)據(jù)DI送入片U1的串行數(shù)據(jù)輸入端J及并行輸入端D0。片U1的并行輸入端D1接0，為標(biāo)志碼。D2D3接1。芯片U2的串行數(shù)據(jù)輸入端J接片U1的輸出Q3，片U2的D0D3均接1。片U2的Q3作片U1和片U2的SH/輸入。在CP的作用下，即能完成7位串行并行轉(zhuǎn)換。此轉(zhuǎn)換器常用于數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng).三、器件1、74LS00 四2輸入與非門2、74LS194 通用四位雙向移位寄存器3、74LS195 四位并行存取移位寄存器四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1 據(jù)圖8-4所示完全狀態(tài)圖用74LS194設(shè)計(jì)具有自啟動(dòng)特性的扭環(huán)計(jì)數(shù)器。圖8-4 一種扭環(huán)計(jì)數(shù)