移位寄存器
寄存器（Shift Register）
在数字电路中，用来存放二进制数据或代码的电路称为寄存器。 寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储一位二进制代码，存放N位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。 按功能可分为：基本寄存器和移位寄存器。 移位寄存器
移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下一次逐位右移或左移，数据既可以并行输入、并行输出，也可以串行输入、串行输出，还可以并行输入、串行输出，串行输入、并行输出，十分灵活，用途也很广。
目前常用的集成移位寄存器种类很多，如74164、74165、74166均为八位单向移位寄存器，74195为四位单向移存器，74194为四位双向移存器，74198为八位双向移存器。
移位寄存器及应用
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、原理说明：
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。按代码的移位方向可分为左移、右移和可逆移位寄存器，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又可分为：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81所示。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；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和端的控制作用如表-1。
图8-1 CC40194的逻辑符号及引脚功能 表8-1 CC40194的逻辑符号及引脚功能
功能 清除 送数 右移 左移 保持 保持 CP × ↑ ↑ ↑ 0 1 1 1 输 入 S1 S0 SR SL DO D1 × × × × × × 1 1 × × a b 0 1 DSR × × × 1 0 × DSL × × 0 0 D2 × c × × D3 × d × × Q0 0 a DSR Q1 输 Q1 0 b Q0 Q2 ↑ 1 ↓ 1 × × × × × × × × × × × × × × 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8-3-3-2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0100→0010→0001→1000→……，如表10－2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。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。其状态表如表8-2所示。 表8-2 环形计数器状态表
CP 0 1 2 3 Q0 1 0 0 0 Q1 0 1 0 0 Q2 0 0 1 0 Q3 0 0 0 1 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8-3-3-3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。
图8-3-3－3 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，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8-3-3-3所示。由表8-3-3－3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。 表8-3-3-3 串行/并行转换器状态表
CP Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 说明 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 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 清零 送数 右 移 操 作 七 次 送数 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8-3-3-4是用两片CC40194（74LS194）组成的七位并行/串行转换电路，它比图8-3-3-3多了两只与非门G1和G2，电路工作方式同样为右移。
图8-3-3－4 七位并行 / 串行转换器
寄存器清“0”后，加一个转换起动信号（负脉冲或低电平）。此时，由于方式控制S1S0为11，转换电路执行并行输入操作。当第一个CP脉冲到来后Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7的状态为0D1D2D3D4D5D6D7，并行输入数码存入寄存器。从而使得G1输出为1，G2输出为0，结果，S1S2变为01，转换电路随着CP脉冲的加入，开始执行右移串行输出，随着CP脉冲的依次加入，输出状态依次右移，待右移操作七次后，Q0～Q6的状态都为高电平1,与非门G1输出为低电平，G2门输出为高电平,S1S2又变为11，表示并/串行转换结束，且为第二次并行输入创造了条件。转换过程如表8-3-3-4所示。中规模集成移位寄存器，其位数往往
以4位居多，当需要的位数多于4位时，可把几片移位寄存器用级连的方法来扩展位数。 表8-3-3-4 并行/串行转换器状态表
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 CP 串 行 输 出 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 1 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 1 1 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 1 1 1 1 1 0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
图8-3-3－5 CC40194逻辑功能测试
三、实验设备及器
1、 ＋5V直流电源 2、 单次脉冲源 3、 逻辑电平开关 4、 逻辑电平显示器 5、 CC40194×2（74LS194） CC4011(74LS00) CC4068(74LS30)