实验六：时序逻辑实验——移位寄存器功能测试与实际应用

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一、实验目的及要求

通过实验，掌握移位寄存器74198的功能和应用。

2、实验设备

硬件：一台PC

数字电路实验教学平台1

软件：Quartus II集成开发环境

三、实验内容

(1)使用74198实现串/并、并/串数据并通过LED灯显示结果；

(2)使用74198实现序列检测器；

(3)利用74198实现移位计数器；

4.实验预览要求

仔细阅读教材第三章第四节的移位寄存器，了解移位寄存器的一般结构，了解74198的功能表，了解74198的使用方法。

5 实验原理

(1)当输入数据为串行，输出数据为并行时，称为串/并转换，反之称为并/串转换。实现串并转换的参考电路如图6.1所示。当第一个CLK脉冲到来时，01111111被放入QAQG，串行输入数据的最低位被移入D触发器。并行设置后，QH=1，S1S0=01，使74198转为右移模式，在下一个28个CLK脉冲到来时处于移位状态。第8个CLK脉冲后，前7位数据已移入74198的QA~QG，第8位数据已移入D触发器，原来放在74198 QA的0已移入QH，并且8位串行数据已转换为并行数据。此时S1S0=11，74198返回设置模式，并在下一个CLK脉冲到来时再次置位，开始新一轮的串/并转换。请参阅并行输出信号QA~QG 连接至LED 灯的逻辑图，观察结果。 Data 是串行输入数据。为了方便观察结果，建议将74198的CLK脉冲信号接1HZ或更小的频率信号（用74161或8count对系统时钟49.152MHz进行分频），串行输入数据data建议连接至DIP 开关。

图6.1 串/并转换电路

(2)用74198可以构造一个计数器，称为移位计数器。下图6.2 是八进制扭环计数器的参考逻辑图。 S1S0=01，当QD输出反相反馈到第一级数据输入端SRSI时，形成八进制计数器。将QA~QD 连接到LED 灯并观察结果。为了方便观察，建议CLK脉冲输入端接1s以上的时间信号。

图6.3 74198构成移位计数器

数字电路实验教学平台上每个LED灯管对应的FPGA控制引脚如表1.1所示：

表1.1 各LED灯管对应的FPGA控制引脚

DISP_CSLED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7Buzz (vcc) 162163164165168169170171173176 拨码开关对应的FPGA 控制引脚如表1.2 所示：

表1.2 拨码开关对应控制引脚

SW1SW2SW3SW4SW5SW6SW7SW81881911291301311322423按钮和蜂鸣器对应的FPGA控制引脚如表1.3所示：

表1.3 按钮和蜂鸣器对应控制引脚

KEY1KEY2KEY3KEY4BUZZ185181179175176基础实验

1、请设计74198的验证电路，验证74198的五种工作模式：异步清零、数据保持、同步右移、同步左移、同步置数功能。

答：逻辑电路设计如图1-1所示。

图1-1 验证74198移位寄存器功能

电路分析：

当SW7（/CLRN）为0时，实现异步清零，LED0~7全为0，所有灯亮；

当SW7（/CLRN）为1且SW5和6（S0、S1）为11时，实现同步设定，AH的值命中LED07。从图中可以看出，此时只有LED0亮；

当SW7（/CLRN）为1且SW5和6（S0、S1）为10时，输入数据左移。如果此时SW0为0，则可以看到LED0~7依次点亮，最后全部点亮。

当SW7（/CLRN）为1且SW5和6（S0、S1）为01时，输入数据右移。如果此时SW0为0，则可以看到LED7~0依次点亮，最后全部点亮。

当上述向左或向右移动时，LED灯依次亮起，当SW5和6（S0、S1）快速清为00时，可以看到8个LED灯保持不动，实现数据保持。 2、给出74198实现串并转换电路并通过LED灯显示结果的逻辑图，并分析其原理。

答：逻辑电路设计如图2-1所示。

图2-1 74198实现串/并转换

实验现象：当数据为1时，按下并抬起按钮时，LED灯从0到7的方向一次只会亮一个。当轮到LED7亮时，再按一次，LED灯会亮。返回LED0。

电路分析：利用D触发器和时钟脉冲除以8count对按钮进行去抖，并为数据端和74198提供CP脉冲。初始时刻LED07端全为0，此时LED7端子通过非门使能S1，从而同时设置74198。 LED07变为0111 1111（即只有第一个灯亮），S1端为0，74198变为Sync右移状态。按下按钮并抬起，产生上升沿，触发数据的D触发器。如果此时数据为1，LED0~7就会变为1011 1111（即数据右移），以此类推，直到LED7为0时，通过非门使能S1，74198为同时设定，循环重复上述现象。 3.给出74198移位计数器的逻辑图并分析其原理。

答：逻辑电路设计如图3-1所示。

图3-1 74198 实现移位计数器

电路分析：(LED0-3)0000-1000-1100-1110

-1111-0111-0011-0001-0000-…

实验六：时序逻辑实验——移位寄存器功能测试与实际应用和的问题分享结束啦，以上的文章解决了您的问题吗？欢迎您下次再来哦！