内容发布更新时间 : 2026/7/2 15:00:40星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
实验七 移位寄存器及其应用
一、实验目的
1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。
2、熟悉移位寄存器的应用 — 实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。
二、实验原理
1、移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。
本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图7－1所示。
图7－1 CC40194的逻辑符号及引脚功能
其中 D0、D1 、D2 、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；SR 为右移串行输入端，SL 为左移串行输入端；S1、S0 为操作模式控制端；CR为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。
CC40194有5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移(方向由Q0→Q3)，左移（方向由Q3→Q0），保持及清零。
S1、S0和CR端的控制作用如表7－1。 表7－1 输 入 功能 CP 清除 送数 × ↑ 输 出 D2 × c D3 × d Q0 0 a Q1 0 b Q2 0 c Q3 0 d CR 0 1 S1 × 1 S0 × 1 SR × × SL × × DO × a D1 × b 右移 左移 保持 保持 ↑ ↑ ↑ ↓ 1 1 1 1 0 1 0 × 1 0 0 × DSR × × × × DSL × × × × × × × × × × × × × × × DSR × × × Q1 n Q0Q0 Q2 n Q1Q1 Q3 nQ2 Q2 DSL n Q3nQ0 n Q1nQ2 n Q3 2、移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器；顺序脉冲发生器；串行累加器；可用作数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。本实验研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串、并行转换。
(1) 环形计数器
把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可以进行循环移位，
如图7－2所示，把输出端 Q3 和右移串行输入端SR 相连接，设初始状态Q0Q1Q2Q3＝1000，则在时钟脉冲作用下Q0Q1Q2Q3将依次变为0100→0010→0001→1000→… …，如表7－2所示，可见它是一个具有四个有效状态的计数器，这种类型的计数器通常称为环形计数器。图7－2 电路可以由各个输出端输出在时间上有先后顺序的脉冲，因此也可作为顺序脉冲发生器。
表8－2 CP 0 1 2 3 图 7－2 环形计数器
如果将输出QO与左移串行输入端SL相连接，即可达左移循环移位。
(2)实现数据串、并行转换 ① 串行/并行转换器
串行/并行转换是指串行输入的数码，经转换电路之后变换成并行输出。
图7－3是用二片CC40194（74LS194）四位双向移位寄存器组成的七位串/并行数据转换电路。
Q0 1 0 0 0 Q1 0 1 0 0 Q2 0 0 1 0 Q3 0 0 0 1
图7－3 七位串行 / 并行转换器
电路中S0端接高电平1，S1受Q7控制，二片寄存器连接成串行输入右移工作模式。Q7是转换结束标志。当Q7＝1时，S1为0，使之成为S1S0＝01的串入右移工作方式，当Q7＝0时，S1＝1，有S1S0＝10，则串行送数结束，标志着串行输入的数据已转换成并行输出了。
串行/并行转换的具体过程如下：
转换前，CR端加低电平，使1、2两片寄存器的内容清0，此时S1S0＝11，寄存器执行并行输入工作方式。当第一个CP脉冲到来后，寄存器的输出状态Q0～Q7为01111111，与此同时S1S0变为01，转换电路变为执行串入右移工作方式，串行输入数据由1片的SR端加入。随着CP脉冲的依次加入，输出状态的变化可列成表7－3所示。 表7－3
CP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 0 0 dO d1 d2 d3 d4 d5 d6 0 0 1 0 d0 d1 d2 d3 d4 d5 1 0 1 1 0 d0 d1 d2 d3 d4 1 0 1 1 1 0 d0 d1 d2 d3 1 0 1 1 1 1 0 d0 d1 d2 1 0 1 1 1 1 1 0 d0 d1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 d0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 送数 说明 清零 送数 右 移 操 作 七 次
由表7－3可见，右移操作七次之后，Q7变为0，S1S0又变为11，说明串行输入结束。这时，串行输入的数码已经转换成了并行输出了。
当再来一个CP脉冲时，电路又重新执行一次并行输入，为第二组串行数码转换作好了准备。
② 并行/串行转换器
并行/串行转换器是指并行输入的数码经转换电路之后，换成串行输出。
图7－4是用两片CC40194（74LS194）组成的七位并行/串行转换电路，它比图7－3多了两只与非门G1和G2，电路工作方式同样为右移。