四位双向移位寄存器74LS194及其应用

1.基本原理

四位双向移位寄存器74LS194逻辑功能示意图如图6－43所示。

图6－43　四位双向移位寄存器74LS194逻辑功能示意图

2.真值表（简表）

四位双向移位寄存器74LS194功能真值表如表6－11所示。

表6－11　四位双向移位寄存器74LS194功能真值表

3.构成扭环形计数器

采用四位双向移位寄存器74LS194构成扭环形计数器的逻辑电路如图6－44所示。

图6－44　74LS194构成扭环形计数器的逻辑电路

（a）采用右移方式构成扭环形计数器；（b）采用左移方式构成扭环形计数器

4.构成奇数分频器

采用四位双向移位寄存器74LS194构成奇数分频器的逻辑电路如图6－45所示，七分频电路状态转换图如图6－46所示。

图6－45　74LS194构成奇数分频器的逻辑电路（七分频电路）

图6－46　74LS194构成奇数分频器（七分频电路）状态转换图

先导案例解决

日常生活中钟表的正常走时规律是：秒针正常走时1 Hz，当秒针走时60次时，分针走时1次，当分针走时60次时，时针走时1次，一天正常走时24 h。采用数字电路的解决方案就是：选用1 Hz的时钟脉冲作为秒计数器的输入信号，将秒计数器设计为六十进制计数器，当正常走时至60 s时同时进位给分计数器，将分计数器也设计为六十进制计数器，当正常走时至60 min时同时进位给时计数器，将时计数器设计为二十四进制计数器，从而实现钟表的正常走时。

任务训练

十六进制递加、递减计数器的设计（按自然态序变化）。

1.实验目的

掌握74LS74、74LS112集成触发器构成二进制计数器的方法。

2.实验器材

万用表、数字电路实验箱、74LS74、74LS112、导线（若干）。

3.实验内容及步骤

1）四位二进制（十六进制）递加计数器的设计

（1）按图6－47所示进行电路连线，并将计数器的时钟信号接单次脉冲源，输出信号接逻辑电平指示灯，同时将74LS112的直接置位端和直接复位端接高电平“1”。

图6－47　74LS112构成十六进制异步加计数器

（2）依次送入单次脉冲，观察电路输出逻辑电平指示灯是否从0000依次递加变化到1111，即实现十六进制加计数。

（3）根据逻辑电平指示灯的变化，画出状态转换图。

2）四位二进制（十六进制）递减计数器的设计

（1）如图6－48所示，进行电路连线，并将计数器的时钟信号接单次脉冲源，输出信号接逻辑电平指示灯，同时将74LS74的直接置位端和直接复位端接高电平“1”。

（2）依次送入单次脉冲，观察电路输出逻辑电平指示灯是否从1111依次递减变化到0000，即实现十六进制减计数。

（3）根据逻辑电平指示灯的变化，画出状态转换图。

图6－48　74LS74构成十六进制异步减计数器

任务拓展

试使用1个74LS74和1个74LS112分别构成十六进制加计数器和十六进制减计数器。

一、可预置四位二进制同步计数器74LS161（十六进制）的应用

1.实验目的

（1）熟悉74LS161的逻辑功能及使用方法。

（2）通过实验掌握用74LS161的反馈复位法和反馈预置法构成十进制、六进制等任意进制计数器的方法。

2.实验器材

万用表、数字电路实验箱、74LS161、74LS00、导线（若干）。

3.实验内容及步骤

1）74LS161采用反馈复位法构成十进制计数器的设计与调试

74LS161引脚图和逻辑功能示意图如图6－49所示，其功能真值表如表6－12所示。

图6－49　74LS161引脚图和逻辑功能示意图

（a）74LS161引脚图；（b）74LS161逻辑功能示意图

表6－12　74LS161功能真值表

（1）可预置四位二进制同步计数器74LS161采用反馈复位法构成十进制计数器的逻辑电路，如图6－50所示，按图接线并将CP接单次脉冲源，输出信号接数码管。

图6－50　74LS161反馈复位法构成十进制计数器的逻辑电路

（2）依次送入单次脉冲，观察数码管是否从0到9进行加计数。

2）74LS161采用反馈预置法构成六进制计数器的设计与调试

（1）可预置四位二进制同步计数器74LS161采用反馈预置法构成六进制计数器的逻辑电路，如图6－51所示，按图接线并将CP接单次脉冲源，输出信号接数码管。

图6－51　74LS161反馈预置法构成六进制计数器的逻辑电路

（2）依次送入单次脉冲，观察数码管是否从0到5进行加计数。(www.xing528.com)

二、双四位二进制同步计数器CD4520（十六进制）的应用

1.实验目的

（1）熟悉CD4520的逻辑功能及使用方法。

（2）通过实验掌握用CD4520构成六十进制等任意进制计数器的实现方法。

2.实验器材

万用表、数字电路实验箱、CD4520、74LS00、导线（若干）。

3.实验内容及步骤

双四位二进制同步计数器CD4520构成六十进制计数器的设计与调试CD4520功能引脚图如图6－52所示，其功能真值表如表6－13所示。

图6－52　CD4520功能引脚图

表6－13　CD4520功能真值表

（1）CD4520构成六十进制计数器的逻辑电路如图6－53所示，按图接线，将计数器个位的时钟信号CP接单次脉冲源，输出信号个位和十位分别接数码管。

图6－53　CD4520构成六十进制计数器的逻辑电路

（2）依次送入单次脉冲或1 Hz脉冲信号源，观察数码管的变化是否从0到59进行加计数。

4.任务完成结论

如果个位的进位信号不是送到十位的“CT”而是送到“CP”，将出现什么结果？请用实验回答。

图6－54　74LS194引脚图

三、移位寄存器74LS194的功能测试及应用

1.实验目的

（1）掌握74LS194四位双向移位寄存器的逻辑功能。

（2）掌握74LS194的典型应用。

2.实验器材

万用表、数字电路实验箱、双踪示波器、74LS194、74LS00、导线（若干）。

3.实验方法及步骤

1）74LS194的功能测试

74LS194引脚图如图6－54所示，其功能真值表如表6－14所示。

表6－14　74LS194功能真值表

按图6－55所示进行连线，并设置S1＝S0＝1，清零端接逻辑电平开关，输入D3～D0接逻辑电平开关，输出Q3～Q0接逻辑电平指示灯，CP接时钟脉冲源，按表6－15进行实验，将结果填入表中，并总结送数方法。

图6－55　74LS194功能测试原理图

表6－15　74LS194功能测试表

2）74S194右移功能

按图6－55进行连线，并设置S1＝0，S0＝1，S R为尾添加数据，按表6－16进行实验，将结果填入表中，并分析右移的过程。

表6－16　74LS194右移功能测试表

3）74S194左移功能

按图6－55进行连线，并设置S1＝1，S0＝0，S L为尾添加数据，按表6－17进行实验，将结果填入表中，并分析左移的过程。

表6－17　74LS194左移功能测试表

4）74LS194构成扭环形计数器

（1）74LS194采用右移方式构成扭环形计数器的逻辑电路如图6－56所示，控制方式选择S1 S0＝01，将输出接逻辑电平开关，并将输出最高位Q3经“非门”（采用74LS00与非门实现）反馈送到D R端，清零信号端加的负脉冲作用过后就消失。在单次时钟脉冲CP作用下将进行右移操作。

图6－56　74LS194构成扭环形计数器的逻辑电路

（2）按表6－18进行实验，分析电路功能，说明计数器的（有效）模长。

（3）思考：如要求采用左移方式同样实现扭环形计数，电路应做如何改变，请画出电路图。

表6－18　74LS194构成扭环形计数器状态转换真值表

5）74LS194构成奇数分频器

74LS194构成奇数分频器的逻辑电路如图6－57所示，控制方式选择S1 S0＝01，将Q3Q2两端经“与非门”反馈至D R端，按表6－19进行实验，并画出Q3 Q2 Q1 Q0的波形分析。

图6－57　74LS194构成奇数分频器的逻辑电路

表6－19　74LS194构成奇数分频器状态转换真值表

4.任务完成结论

（1）如果将图6－57所示的反馈方式变为Q1Q0经“与非门”反馈到D R端，其他不变，重复上述过程，并记录实验结果，试分析电路的功能。

习题6.5

（2）如果CP端输入10 kHz连续脉冲，用示波器观察Q3Q2Q1Q0的波形并记录。

（3）思考奇数分频器分频与反馈方式之间的关系是什么？