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实验七集成移位寄存器应用集成移位寄存器应用实验►实验目的►实验原理►实验参考电路►实验预习要求►实验内容及步骤►实验设备与器材►实验思考题►实验报告要求实验要求和目的►(1)了解集成移位寄存器的控制功能。►(2)掌握集成移位寄存器的应用。实验原理►移位寄存器的功能是：当时钟控制脉冲有效时，寄存器中存储的数码同时顺序向高位（左移）或向低位（右移）移动一位。所以，移位寄存器的各触发器状态必须同时变化，为同步时序电路。►移位寄存器数据可以按序逐位从最低位或最高位串行输入寄存器，也可以通过置数端并行输入寄存器。所以移位寄存器的数据输入、输出方式有：并行输入/并行输出、并行输入/串行输出、串行输入/并行输出、串行输入/串行输出。►移位寄存器主要应用于实现数据传输方式的转换（串行到并行或并行到串行）、脉冲分配、序列信号产生以及时序电路的周期性循环控制（计数器）。►四位移位寄存器74LS194的逻辑功能如表4-5-1所示。在方式信号S1，S0控制下，74LS194可以实现左移（串行数据从DSL输入）、右移（串行数据从DSH输入）、置数（并行数据从D3～D0输入）及保持（输出不变）功能。表4-5-1四位移位寄存器74194功能表输入输出功能CRS1S0SLSRCPABCDQAQBQCQD0φφφφφφ0000异步复位111φφ↑ABCDABCD同步置数101φDi↑φDiQAQBQC右移110Diφ↑φQBQCQDDi左移100φφ↑φQAQBQCQD保持►图4-5-1为简易乒乓球游戏机电路。输入R，L为球拍击球信号，高电平有效，输出Q3－Q0接四个发光二极管指示乒乓球的运动轨迹。游戏规则：R或L输入一个正脉冲发球，发光二极管指示球向对方移动，到达对方顶端位置时，对方必须及时接球，使球返回，否则就会失球。输入的移位脉冲频率越高，球的移动轨迹越快，接球难度越大。实验参考电路►乒乓球游戏机电路原理如图4-5-1所示。►移存型计数器如图4-5-2所示。实验预习要求►（1）分析图4-5-1中两个或非门组成什么功能的逻辑电路？说明整个电路的工作原理。►（2）如果希望球的运动轨迹用八个发光二极管指示，怎样改进电路？►（3）分析图4-5-2电路的状态转换关系、任一输出信号的序列和自启动能力。►（4）用两片74LS194设计一个串行数据传输电路，发送方将并行输入的四位二进制数据转换成串行数据输出，接收方将串行输入的数据转换成并行数据输出，信号传输位序任意选择。画出电原理图。►（5）用741LS94设计一个四位环形计数器，移位方向任意，可预置初值“0001”，画出电原理图。►（6）用74LS194设计一个四位扭环形计数器，移位方向任意，具有复位控制功能，画出电原理图。.实验内容与步骤►（1）乒乓球游戏电路实验►①连接图4-5-1电路或非门部分，R，L端接逻辑开关，Q，Q()端接发光二极管。测试并记录电路的逻辑功能。►②连接4-5-1电路移位寄存器部分，观察游戏效果。►注意：发球或接球动作是给予R或L一个正脉冲，即逻辑开关置“1”后必须复“0”，动作必须准确，置“1”的时间过短发不出球或接不住球；置“1”的时间过长，指示球轨迹的发光二极管可能不是一个而是多个，影响游戏效果。（2）移存型计数器连接4-5-2电路。电路复位后输入1Hz时钟，观察电路输出状态是否与理论分析相同。时钟脉冲改为10kHz，用示波器记录Q3和Q2的输出信号波形。（3）串行信号传输连接串行信号传输电路。发送方和移位接收方的寄存器分放在两组实验装置上。发送方的四位并行数据输入由逻辑开关控制，设置值任意。接收方的四位并行输出接发光二极管。移位脉冲CP由发送方装置的逻辑脉冲按钮提供，观察数据的串行传输过程。►（4）74LS194构成的四位环形计数器►①连接电路，输出接发光二极管，时钟接1Hz脉冲，预置控制端接逻辑开关。►②先预置初值“0001”，然后设置移位工作方式，观察实验效果，记录状态转换图。►③时钟脉冲频率改为1kHz，用示波器分别观察四个输出信号的周期及相位关系，画出波形图。►（5）四位扭环形计数器►连接电路，输出接发光二极管，时钟接1Hz脉冲，观察实验效果，记录状态转换图。实验设备与器材►（1）数字逻辑实验箱1台►（2）集成四-2输入或非门74LS021片►（3）集成四异或门74LS861片►（4）集成四位移位寄存器74LS1942片实验思考题►（1）图4-5-1电路的缺陷是：如果球未到达对方顶端位置，对方击球，球也会返回。思考能否增加一个发球输入信号改进电路，弥补此缺陷。►（2）如何修改图4-5-2电路使之具有自启动能力？实验报告要求►（1）完成预习内容要求设计的电原理图。►（2）实验结果处理。►（3）写出图4-5-2电路的输出序列？►（4）回答思考题。