(Multisim数电仿真)移位寄存器

实验3.10移位寄存器一、实验目的：1.熟悉移位寄存器的工作原理及调试方法。2.掌握用移位寄存器组成计数器的典型应用。二、实验准备：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74LS194，其逻辑符号及引脚排列如图3.10.1所示。图3.10.1其中，3D、2D、1D、0D为并行输入端；3Q、2Q、1Q、0Q为并行输出端；RS为右移串行输入端；LS为左移串行输入端；1S、0S为操作模式控制端；RC为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。74LS194有5种不同操作模式：并行送数寄存；右移(方向由3Q→0Q)；左移(方向由0Q→3Q)；保持及清零。1S、0S和RC端的控制作用如表3.10.1所示。SSSSDDDDCPCRQQQQ0101230123LR12345678910111213141516VccQQQQDDDDCRSSSSVss__01230123RL01CP表3.10.1：输入输出功能说明CLRCLK1S0SLSRS1nAQ1nBQ1nCQ1nDQ0111111×↑↑↑↑↑↑××010110101100×××0×10×1×××××001nBQnBQAnAQ0nAQnAQnCQnCQBnBQ0nBQnBQnDQnDQCnCQ0nCQnCQ01DnDQ异步清0右移右移左移左移并行输入保持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，或并行数据转换为串行数据等。把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可进行循环移位，如图3.10.2所示。把输出端0Q和右移串行输入端RS相连接，设初始状态3Q2Q1Q0Q=1000，则在时钟脉冲作用下，3Q2Q1Q0Q将依次变为0100→0010→0001→1000→……，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3.10.2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。图3.10.2QQQQSSSCP012301R４位右移寄存器三、计算机仿真实验内容：1.逻辑功能验证：(1).并行输入：1).从电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条的“TTL”元件库中调出74LS194；从“Basic”元件库中调出单刀双掷开关8只；从“Source”元件库中调出Vcc和地线，将它们放置在电子平台上。2).从电子仿真软件Multisim7基本界面左侧右列虚拟元件工具条的指示器元件列表中调出红色指示灯4只，将它们放置在电子平台上。3).按图3.10.3连成仿真电路。图3.10.34).打开仿真开关，根据74LS194功能表3.10.1，用1J实现“异步清0”功能；再根据“并行输入”功能要求，将1S、0S使能端置于“1、1”状态，A、B、C、D数据输入端分别设为“1011”，观察CLK端加单脉冲CP时，输出端指示灯变化情况，并填写表3.10.2。(2).动态保持：根据74LS194功能表3.10.1“保持”功能，观察单脉冲作用时输出端变化情况，并填表3.10.3。脉冲AQBQCQDQ表3.10.2：表3.10.3：(3).左移功能：将74LS194的AQ端与LS端相连。在打开仿真开关的情况下，先给AQ~DQ送数“0011”，然后根据74LS194功能表3.10.1“左移”功能要求(即LS=0)，观察当CP脉冲作用时输出端指示灯变化情况，并填写表3.10.4；再给AQ~DQ送数“1100”，然后根据74LS194功能表3.10.1“左移”功能要求(即LS=1)，观察当CP脉冲作用时输出端指示灯变化情况，并填写表3.10.5。表3.10.4：表3.10.5：(4).右移功能：将74LS194的DQ端与RS端相连。仿照左移功能步骤观察当CP脉冲作用时输出端指示灯变化情况，并填写表3.10.6和表3.10.7。表3.10.6：表3.10.7：未加脉冲加单脉冲脉冲AQBQCQDQ未加脉冲加单脉冲脉冲CLKAQBQCQDQ0123451100脉冲CLKAQBQCQDQ0123450011脉冲CLKAQBQCQDQ0123411002.移位寄存器型计数器：(1).重新在Multisim7平台上，用四位双向移位寄存器74LS194构成七进制计数器，其线路如图3.10.4所示。图3.10.4(2).打开仿真开关，双击虚拟示波器XSC1图标，从放大面板的屏幕上观察DQ和CP波形，将它们描绘下来，并说明七进制原理。虚拟示波器面板设置参阅图3.10.5。5脉冲CLKAQBQCQDQ0123450011图3.10.5四、实验室操作实验内容：1.逻辑功能验证：(1).并行输入：参阅图3.10.3，设计画出实验电路图，在THD-1型（或Dais-2B型）实验台上将实验线路搭好。根据74LS194功能表3.10.1要求，进行并行输入实验，并填写表3.10.2。(2).动态保持：根据74LS194功能表3.10.1“保持”功能，观察单脉冲作用时输出端变化情况，并填表3.10.3。(3).左移功能：将74LS194的AQ端与LS端相连。先给AQ~DQ送数“0011”，然后根据74LS194功能表3.10.1“左移”功能要求(即LS=0)，观察当CP脉冲作用时输出端指示灯变化情况，并填写表3.10.4；再给AQ~DQ送数“1100”，然后根据74LS194功能表3.10.1“左移”功能要求(即LS=1)，观察当CP脉冲作用时输出端指示灯变化情况，并填写表3.10.5。(4).右移功能：将74LS194的DQ端与RS端相连。仿照左移功能步骤观察当CP脉冲作用时输出端指示灯变化情况，并填写表3.10.6和表3.10.7。2.移位寄存器型计数器：参阅图3.10.4，设计画出用74LS194构成的移位寄存器型计数器电路图，并在THD-1型（或Dais-2型）数字实验台上将实验线路搭好。1kHz脉冲信号取自实验台右下角脉冲信号源。双踪示波器同时观察输入脉冲信号和输出计数信号，并将波形描绘下来。五、实验报告要求：1.整理仿真实验内容及实验数据，填好各表格。2.画出实验室操作中要求设计的实验电路图，并将测试结果填写入相关表格。3.将实验室操作中用示波器观察到的移位寄存器型计数器波形描绘下来，并对实验结果进行分析讨论。六、实验设备及材料：1.仿真计算机及软件Multisim7。2.THD-1型(或Dais-2B型)数电实验箱。3.DF4321型双踪示波器。4.MF-10型万用表。5.数字集成电路：74LS194和74LS00各1片6.附：四位双向移位寄存器74LS194集成电路管脚排列图(74LS00集成电路管脚排列图参见P189图3.2.13)图3.10.612345678910111213141516CRSSDDDDGNDVCCQQQQ0123CPSS01LR_012374LS194