【文章內(nèi)容簡介】 QCQDQA B C D LDCO10D1D2D3D4D5D6D7D2A1A0AY Z010000 0010741618選1MUX1amp。5. 移位寄存器及其應(yīng)用 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 。 。 二 實(shí)驗(yàn)所用儀器、設(shè)備 1. 萬用表 一塊 2. 直流穩(wěn)壓電源 一臺 3. 函數(shù)信號發(fā)生器 一臺 4. 雙蹤示波器 一臺 5. 邏輯分析儀 一臺 6. 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)板 一塊 三 實(shí)驗(yàn)說明 移位寄存器是由多級觸發(fā)器構(gòu)成的。代碼的移位是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下進(jìn)行的。每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖，原存于寄存器的代碼就按規(guī)定的方向（左或右）同步移一位。移位寄存器的類型，按移位的方式可分為左移、右移和雙向移位寄存器；按其輸入方式可分為并行輸入 .并行輸出、并行輸入 .串行輸出、串行輸入 .并行輸出、串行輸入 .串行輸出等幾種。本實(shí)驗(yàn)所用移位寄存器是 74LS194，下面予以介紹。 74LS194是 4位雙向移位寄存器，它具有并行輸入、并行輸出、左移和右移的功能。 74LS194的操作主要由兩個(gè)工作方式控制端 來決定。當(dāng) ，為保持狀態(tài)；當(dāng) ，進(jìn)行右移操作；當(dāng) ，進(jìn)行左移操作；當(dāng) ，進(jìn)行送數(shù)操作。在后三種操作中，都是同步的，即必須有時(shí)鐘信號，在時(shí)鐘信號的上升沿到來時(shí)，進(jìn)行左移、右移和送數(shù)操作。 00SS 01 ?10SS、10SS 01 ?11SS 01 ?01SS 01 ?74Ls19421 876543916 15 14 13 12 11 10rCRS0D1D2D3DLS GND0S1SCP3Q2Q1QCCV0Q圖 41 74LS194的外引線排列圖 四 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 （一） 基本命題 條件：給定器件為雙向移位寄存器（ 74LS194） 1只， 38譯碼器（ 74LS138） 1只，二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器（ 74LS161） 1只，三 3輸入或非門（ 74LS27） 1只，四 2輸入與門（ 74LS08） 1只，六反相器（ 74LS04） 1只。 1．用雙向移位寄存器 74LS194與門電路構(gòu)成具有自啟動(dòng)特性的環(huán)形計(jì)數(shù)器。其有效循環(huán)狀態(tài)如圖 41所示，用示波器觀察并記錄輸入、輸出波形。（參考圖 452） 2. 用雙向移位寄存器 74LS194與門電路構(gòu)成具有自啟動(dòng)特性的扭環(huán)計(jì)數(shù)器。其有效循環(huán)狀態(tài)如圖42所示，用示波器觀察并記錄輸入、輸出波形。（參考圖 454） 100001000010000100000111 11111110110010000001 0011圖 41 環(huán)形計(jì)數(shù)器有效循環(huán)狀態(tài)圖 圖 42 扭環(huán) 計(jì)數(shù)器 有效循環(huán)狀態(tài) 3 用雙向移位寄存器 74LS194和門電路構(gòu)成 M=6的移位 型計(jì)數(shù)器（具有自啟動(dòng)特性）。 4 用 74LS194和 74LS138設(shè)計(jì)一個(gè)能同時(shí)產(chǎn)生兩組序列 碼的雙序列碼發(fā)生器，要求兩組代碼分別是： 0 1 0 1 1 0,1 1 0 1 0 1 21 ?? zz。 5 設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的四路彩燈顯示系統(tǒng)，要求兩種花型 以同一頻率循環(huán)演示，演示花型為： 1） 依次漸亮，第 1路彩燈先亮，接著第 第 第 4路彩燈逐漸點(diǎn)亮 2） 依次漸滅，第 4路彩燈先暗，接著第 第 第 1路彩燈逐漸變暗。 41 L~L14 ~LL（二）擴(kuò)展命題 條件：給定器件為 38譯碼器（ 74LS138） 1只， 雙向移位寄存器（ 74LS194） 2只，四 2輸入與非門（ 74LS00） 1只，三 3輸入與非門（ 74LS10） 1只，雙四輸入與非門（ 74LS20） 1只，六反相器（ 74LS04） 1只。 1 用雙向移位寄存器 74LS194和門電路設(shè)計(jì) 7分頻電路（具有自啟動(dòng)特性）。 2．用兩片 74LS194和一片 74LS138設(shè)計(jì)可編程分頻器， 分頻比 N的范圍為 。 71 ?? N3 用 74LS194和門電路、 MSI組合邏輯器件設(shè)計(jì)一個(gè)八路彩燈移存型控制器，要求： 1） 彩燈演示花型為三種（花型自擬）。 2） 彩燈用發(fā)光二極管模擬。 即能控制 8路 LED以三種花型連續(xù)循環(huán)演示。 選擇的花型可以自擬，這里提供三種花型供參考。 選定的三種花型為： a．從左至右順次漸亮，全亮后逆序漸滅； b．中間到兩邊對稱地逐漸漸亮，全亮后，再由中間向 兩邊逐一熄滅； c．八路燈分兩半，從左至右順次漸亮，全亮后全滅。 五 參考電路 1. 圖 452 7 4 L S 1 9 4CPCP0Q 1Q 2Q 3Q0D 1D 2D 3D1rC1RS11S0S0002. 圖 454 7 4 L S 1 9 4CPCP 0Q 1Q 2Q 3Q0D 1D 2D 3D1rC0RS11S0S1113. 0Q1Q2Q3QrCCPCPRS1D2D0D3D1S2S 174 LS 194LS0amp。000圖 526 6. 脈沖電路的產(chǎn)生與整形 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．熟悉用門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路與多諧振蕩器電路的特點(diǎn)和振蕩 頻率的估算方法。 2．熟悉 555振蕩器的工作原理，掌握 555定時(shí)器的典型應(yīng)用。 3．學(xué)會用示波器觀察和測量脈沖波形及其參數(shù)的方法。 二 實(shí)驗(yàn)所用儀器、設(shè)備 1. 萬用表 一塊 2. 直流穩(wěn)壓電源 一臺 3. 函數(shù)信號發(fā)生器 一臺 4. 雙蹤示波器 一臺 5. 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)板 一塊 三 實(shí)驗(yàn)說明 利用集成邏輯門的開關(guān)作用和倒相作用，加上適當(dāng)?shù)?RC元件，可以構(gòu)成各種簡單可靠的脈沖產(chǎn)生和整形電路，例如單穩(wěn)態(tài)電路、多諧振蕩器電路等。本小節(jié)討論單穩(wěn)態(tài)電路。 圖 533為微分型單穩(wěn)電路，圖中 為輸入微分電路，兩個(gè)門之間用 RC微分電路相連。圖 534為積分型單穩(wěn)電路，此電路中，觸發(fā)脈沖直接加在非門的輸入端上。 Pp RC 、amp。 1iupCpR100pFCR510 Ω0uK Ω47圖 533 微分單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 amp。1iuR510 Ω1 2C圖 534 積分單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的共同特點(diǎn)是：觸發(fā)脈沖未加入前 ， 電路處于穩(wěn)態(tài) ， 此時(shí)可以測得各門的輸入和輸出電位 。 觸發(fā)脈沖加入后 （ 圖 ， 圖 534所示為正脈沖觸發(fā) ） ， 電路立刻進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 。 暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間 ， 即輸出脈沖的寬度 只取決于 RC數(shù)值的大小 ， 與觸發(fā)脈沖無關(guān) 。 我們已經(jīng)知道 ， 在只含有一個(gè)儲能元件的電路中 ， 某一點(diǎn)電壓的過渡過程可用下式表示為： WT?/)]()0([)( txxxx euuuu ?? ?????整理后得： )()()0()(lnWxxxxW TuuuuRCT????? ?在微分型電路中，由式可推導(dǎo)得到（過程略）： RCT W ? 多諧振蕩器是一種脈沖波形產(chǎn)生電路，它是數(shù)字電路中不可缺少的電路單元。由與非門組成的 多諧振蕩器電路形式多種多樣，有環(huán)形、對稱型和非對稱型等。圖 535（左）是一種 對稱型的單定時(shí)多諧振蕩器，它由兩個(gè)與非門交叉耦合而成，定時(shí)元件為 R、 C。 R的取值必須使門電路工作在線性過度區(qū)，一般為幾百 ，電容 C的取值在 內(nèi)任選。圖中門 2反饋電阻 可使電路易于起振，對振蕩頻率無影響。圖 535（ 右 ）是電路的振蕩波形。 ?? k1~ μF1 0 0~pF10R?amp。 amp。R R ?CAUBU0UKUKOHUU ?KOHUU ?BUAU0U000 ttt圖 535 TTL多諧振蕩器 左：電路 右：波形 根據(jù) 波形可以計(jì)算出多諧振蕩器在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)停留的時(shí)間，進(jìn)而可求出振蕩器的振蕩周期為： AVRCT ? 555定時(shí)器是一種雙極型模擬數(shù)字兼容的集成器件 ， 只需在其外部配上少量的阻容元件 ， 就可以構(gòu)成單穩(wěn) 、 多諧振蕩器 、 施密特觸發(fā)器等脈沖電路 。 由于它使用靈活 、 方便 ， 電源范圍大 ， 因而廣泛地應(yīng)用在波形產(chǎn)生 、 變換 、 測量與控制等方面 。圖 536為它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 。 其中 ， 三極管 T起開關(guān)控制作用 為同相比較器 ， 為反相比較器 ， 和 比較器的基準(zhǔn)電壓由電源電壓 及內(nèi)部電阻的分壓比決定 。 RS觸發(fā)器具有復(fù)位控制功能 ， 可以控制 T的導(dǎo)通與截止 。 1A 2A 1A2A CCV（ 1） 555定時(shí)器的基本結(jié)構(gòu) 圖 536 555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （ 2） 555定時(shí)器的典型應(yīng)用 555定時(shí)器可構(gòu)成多諧振蕩器 、 單穩(wěn)觸發(fā)器 、 施密特電路等 。 圖 537是 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路 。 圖中 ， 、 C為定時(shí)元件 ， 是輸出信號 。 電路的振蕩周期為： CRRTTT )2( 2121 ????占空比為： %502 212212 ????? RRRTTTD以上兩式中， 為正方波寬度， 為負(fù)方波寬度。 21 R、R1T 2T圖 537 555構(gòu)成的多諧振蕩器電路 圖 538 555構(gòu)成的單穩(wěn)觸發(fā)器電路 圖 538是 555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)觸發(fā)器電路。圖中， R、 C為外接定時(shí)元件，觸發(fā)信號 加在低觸發(fā)端（引腳 2）。單穩(wěn)觸發(fā)器的主要用途是對脈沖波形進(jìn)行整形、延時(shí)、定時(shí)或分頻。單穩(wěn)觸發(fā)器輸出的脈沖寬度 ，由下式計(jì)算： iUWTRCRCT W ?? 施密特觸發(fā)器主要用于波形變換與脈沖整形 ， 可以將邊沿變化緩慢的周期性信號變換成矩形脈沖 ， 或者將不規(guī)則的電壓波形整形為矩形波 。 圖 539為 施密特觸發(fā)器電路圖 。 圖 539 555構(gòu)成 施密特觸發(fā)器 四 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 （一） 基本命題 給定器件為四 2輸入與非門 (74LS00)1只 ， 555定時(shí)器 1只 ， 電阻 、 電容若干 。 74LS00和電阻、電容構(gòu)成微分 型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，記錄入輸出波形， 并測出電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：脈沖寬度 ， 輸出脈沖的高、低電平值。 2．用 74LS00和電阻、電容構(gòu)成積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，記錄輸入、輸出波形，并測出電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：脈沖寬度 ，輸出脈沖的高、低電平值。 WT 3．用 74LS00和電阻、電容構(gòu)成多諧振蕩器電路，要求振蕩周期 ，記錄輸入、輸出波形，并測出電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：振蕩周期 T，輸出脈沖的高、低電平值。 μs220?T 4． 用 555定時(shí)器和電阻 、 電容構(gòu)成多諧振蕩器電路 ， 要求振蕩頻率 ，記錄 波形 ， 并測出電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：振蕩周期 T， 占空比 D， 輸出脈沖的高 、 低電平值 。 1K H Zf ? 07