实验05-寄存器及应用（订正）

4．74LS194双向移位寄存器的逻辑功能测试

74LS194集成芯片引脚功能及排列如图5-4所示。

表5-3 74LS194功能表 MR 0 1 1 1

图5-4 74LS194引脚排列

D0～D3：并行数输入端； Q0～Q3：并行输出端； S0、S1：操作模式控制端，具体模式设置见表5-3；

SL：左移数据输入端； SR：右移数据输入端； MR＇：清零端；CP：时钟脉冲输入端。

1 1 0 0 × × 1 1 1 串行 输入 输出 S1 S0 工作模式 × × 0 0 1 1 0 1 0 1 置零 保持 右移 左移 并行输入 功能总结 1 表5-4 74LS194 的逻辑功能 清除 模式 时钟 MR S1 S0 CP 1 1 1 ↑ ↑ ↑ 1 0 1 ↑ ↑ 0 0 ↑ ↑ 1 0 ↑ ↑ 0 0 ↑ ↑ 1 0 1 ↑ ↑ ↑ × ↑ ↑ ↑ ↑ SL SR D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 × × 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 × × × × × × × × 1 × 0 1 1 × 1 0 1 1 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 0 × × ↑ 5．用74LS194分别实现环形计数器和扭环形计数器，掌握其逻辑功能及用法。

74LS194构成的环形计数器如图5-5所示，不能自启，必须手动并行送数后才能实现环形计数功能。

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Q0Q1Q2Q3Q0Q1Q2Q3SL74LS194CPS1S074LS194CPS1S0SR1001 图5-5环形计数器 图5-6扭环形计数器 74LS194构成的扭环形计数器如图5-6所示，这种电路结构具有自启动功能，该电路相当于一个8分频计数器。

（二）扩展任务（电类本科生在2、3项中任选一项完成，非电类本科生只做第1项） 1．利用74LS194设计一个4路流水灯控制电路。

图5-7四路LED灯控制器时序图

74LS194的Q0~Q4、S0、S1、SL、SR各端时序波形图如图5-7所示。图中用LR表示左

移串行数据输入端（SL）和右移串行数据输入端（SR）的脉冲信号。 74LS194的Q0~Q4四个输出端可用于驱动4只LED灯。 2．用两片74LS194设计一个8路流水灯控制电路。

8分频信号4路LED灯D1-D42分频16分频S1S04路LED灯D5-D8时钟脉冲74LS194（1）SLSRCPS1S074LS194（2）SLSRCP 图5-8 8路彩灯控制器原理框图 6

表5-5 彩灯控制器输出状态编码表 节拍 编码QAQBQCQDQEQFQGQH 脉冲 花型I 花型II 0 1 2 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -- 节拍 编码QAQBQCQDQEQFQGQH 脉冲 花型I 花型II 5 6 7 8 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 以74LS194为核心用最少的器件设计一个8路彩灯控制器，2分配器可用D触发器实现。8路彩灯控制器相关控制端时序图见图5-9所示，时序图中SL=SR。 设计要求：彩灯组成两种花型，每种花型轮流交替。

花型Ⅰ——由中间到两边对称地依次亮，全亮后仍由中间向两边依次灭。 花型Ⅱ——8路灯分两半，从左到右顺序亮，全亮后再从左到右顺序灭。 根据选定的花型可列出移位寄存器的输出状态编码，如表5-5所示

图5-9 8路彩灯控制器时序图

（1）根据上述控制原理和要求设计出具体电路。 （2）分别测试单一花型运行时移位寄存器的工作状态。 （3）电路统调。

3．利用74LS194设计一个环形脉冲信号发生器。

如图5-10所示时序，CP脉冲的频率为300Hz。三路信号A、B、C的周期相同，且三者在时序上依次相隔2个CP周期，每路信号每经过6个CP完成一次循环，B滞后Ａ2个CP后出现，Ｃ滞后Ｂ2个CP后出现，如此反复循环。利用两片74LS194扩展成6位移位寄存器，每隔一位取出一路信号，即可得到如图5-10所示时序关系的三路脉冲信号。

要求：设计的电路要能实现自启动功能。

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图5-10 环形脉冲时序图

四、实验预习

1．复习双稳态触发器、寄存器、移位寄存器等相关知识。 2．根据基本任务1-3项测试内容自拟测试表格。

3．画出基本任务5中环形计数器、扭环形计数器实验测试电路。

4．根据要求任选一个扩展任务，并用Multisim仿真软件进行电路设计和仿真，设计出逻辑功能测试用表格。

五、实验器材

1．数字电路实验箱 2．数字万用表 3．集成电路芯片

1）74LS194 2只；2）74LS00 1只；3）74LS74 1只

六、实验内容与步骤

（一）基本实验任务

1．验证D触发器构成的4位二进制码寄存器的逻辑功能，掌握电路构成及原理；

根据图5-4所示74LS194引脚排列图，将集成芯片插入实验箱中的集成插座上，Vcc接

+5V，GND接地，CP接实验箱单脉冲插孔，Q3 Q2 Q1 Q0分别接到四个LED（逻辑电平指示灯D4 ~D1）上，数据输入端D3 ~D0分别接逻辑电平开关S4~S1，其余引脚按图5-1所示电路进行连接，然后进行功能测试，并将测试结果填入自拟测试表格中。 2．验证D触发器构成的4位左移寄存器的逻辑功能，掌握电路构成及原理；

根据图5-4所示74LS194引脚排列图，将集成芯片插入实验箱中的集成插座上，Vcc接+5V，GND接地，CP接实验箱单脉冲插孔，Q3 Q2 Q1 Q0分别接到四个LED（逻辑电平指示灯D4 ~D1）上，SR接逻辑电平开关S1，其余引脚按图5-2所示电路进行连接，然后进行功

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