設計一個串行累加器試驗報告

1、廣西大學實驗報告紙實驗內容 指導老師【實驗名稱】設計一個串行累加器【實驗目的】學習用中規(guī)模雙向移位寄存器邏輯功能集成電路的使用方法。熟悉移位寄存器的應用一一構成串行累加器和環(huán)形計數器。【設計任務】用移位寄存器設計一個串行累加器。要求將已分別存于四位移位寄存器Ra和Rb中的兩個二進制數A、B按位相加，具和存于移位寄存器Rs中。（提供器件： 74LS194 74LS74 74LS183等）【實驗用儀器、儀表】數字電路實驗箱、萬用表、74LS194 74LS74 74LS183等?！驹O計過程】累加器是由移位寄存器和全加器組成的一種求和電路，它的功能是將本身寄 存的數和另一個輸入的數相加，并存在累加器

2、中。移位寄存器是具有移位功能的 寄存器。移位的方向取決于移位控制端 S的狀態(tài)。本實驗用的雙向移位寄存器 74LS194邏輯功能如表1所示，引腳排列見圖1,串行累加器結構圖如圖2所示， 全加器的邏輯符號及管腳排列見如圖 3所示。S0S1Dsl3Vcc Q0 Qi Q2 Q3 CP Si So 國 R5 F4| m FT! nri no mRd Dsr Do Di D2 D3 Dsl GND圖1 74LS194引腳排列圖2串行累加器結構框圖表1 74LS194邏輯功能表序號輸出端輸出功能清零控制信號串行時鐘CP并行Q3 Q1 Q2 Q3CRS1S0Sr SlD0D1D2D310X XX XXX X

3、 X X0 0 0 0清零21X XX X1 (0)X X X XQ0nQ1nQ2nQ3n/、變311 1X XTA B C DA B C D并行輸入410 11 XTX X X X1 Q0 nQ/Q2n右移510 10 XTX X X X0 Q0nQ1nQ2n611 0X 1TX X X XQQ2nQ3n 1左移711 0X 0TX X X XQQ2nQ3n 0810 0X XXX X X XQ0nQnQ2nQ3n保持圖3全加器的邏輯符號及管腳排列全加器引腳中An為加數；Bn為被加數；C1為低位進位數輸入；C0為向高位進數輸出；Sn為全加和輸出;開始時，被加數和加數已分別存入累加寄存器和加數

4、寄存器。進位觸發(fā)器D 已被清零。在第一個脈沖到來之前，全加器各輸入、輸出端情況為：=0Bo 0=So,Cn=Co在第一個脈沖到來之后，So存入累加器和移位寄存器的最高位， Co存入進 位觸發(fā)器D端，且兩個移位寄存器中內容都向右移動一位。全加器各輸出為：Sn二 AB1 Co =G,Cn在第二個脈沖到來之后，兩個移位寄存器中的內容都又向右移動一位，Si存入累加寄存器和移位寄存器的最高位，原先存入的 So存入次高位，Ci存入進位 觸發(fā)器D端，全加器各輸出為：Sn =Ai B1cLs2,Cn =C設計值的狀態(tài)表如表2所小:表2設計狀態(tài)表CP信號A寄存器B寄存器ABQoQ1Q2Q3QoQ1Q2Q3S1

5、SoS1 So1oo11oo111 11 12ooo1ooo1o 1o 131oooooooo 1o 1411ooooooo 1o 15o11oooooo 1o 11o11ooo11o o1 121o11ooo1o 1o 13o1o1ooooo 1o 14oo1oooooo 1o 151oo1ooooo 1o 13實驗設計利用74LS194雙向移位寄存器的右移控制端，根據 74LS194雙向移位寄存器和全加器以及74LS74雙D觸發(fā)器的原理畫出串行累加器的邏輯圖:圖4串行累加器邏輯電路圖本實驗選擇集成電路芯片，要求使用的集成電路芯片種類盡可能的少。本實驗兩個移位寄存器選用兩塊74LS194芯片

6、，全加器利用一塊全加器集成芯片74LS183芯片，而D觸發(fā)器用一塊74LS74芯片。畫出實驗線路圖。QQQQQQQQJULCP二，問XL京興7】r耳14113用雨固田向引12aMi9 mUcpAr B -|C n/C iSn74LS183krrrrp：R ：lTET 林電hJ kJ L L | Cj E S Ba 口nWFIH77W1S14并隊0 0 1 10 0 1 1圖5串行累加器實驗線路圖【實驗步驟】.打開數字電路實驗箱，觀察實驗箱，看本實驗所用的芯片、電壓接口（+5V）、接地接口的位置。.按下開關按鈕，檢查 74LS194 74LS74 74LS183芯片是否正常。檢查74LS194芯

7、片是否正常的方法：根據74LS194芯片（加數位移寄存器） 的邏輯功能表檢查74LS194芯片是否正常。將74LS194芯片的“UJ端接+5V, “GND端接地。將74LS194芯片的CR清零端接上高電平（清零端為低電平有效），將其輸出端Q3 Q1 Q2 Q3接上發(fā)光二極管用于檢查輸出，預置并行輸入端懸空（相當于并行輸入1111）,計數脈沖輸入端CP接脈沖輸出，移位控 制端接高低電平控制開關。按下表步驟控制芯片的輸入，若對應的輸出結果 如下表所示則表明芯片正常。檢測74LS194芯片功能表CP信號寄存器CRSiS0SrQ0QiQ2Q3說明0XXX0000清零1111X1111w21010011

8、1右移310100011右移410100001右移510100000右移610111000右移710111100右移810111110右移910111111右移檢查74LS183芯片是否正常的方法：將74LS183的“U” ”端接+5V, “GND端接地。根據74LS183芯片的功能表檢查芯片是否正常。將 74LS183芯片的 人、Bn、Cn接高低電平控制開關，用于這幾個數據的輸入，將其Cn、Sn端接上發(fā)光二極管，用于檢查輸出。若芯片的輸入輸出如下表所示則表明芯片 正常。檢測74LS183芯片功能表AnBnCnACnSn0000000101010010111010001101101101011

9、111檢查74LS74芯片是否正常的方法： 將74LS74的“Ucc”端接+5V, “GND 端接地。將芯片的一個D觸發(fā)器的Q端和D端連接，這就把D觸發(fā)器接成了 觸 發(fā)器。然后把D觸發(fā)器的控制端CP接輸入脈沖信號，把輸出端 Q連接到發(fā)光二 極管。若控制端CP每輸入脈沖信號（上升沿），輸出端D的輸出信號翻轉一次， 則表示該D觸發(fā)器正常。74LS74為雙D觸發(fā)器，芯片的兩個觸發(fā)器都必須檢測 是否正常。.實驗線路圖連接電路。按實驗線路圖所示接線，注意接線之前，必須檢查導 線是否正常。方法是：一只手拿住線的一端，另一段接發(fā)光二極管。若發(fā)光 二極管發(fā)光，則導線正常導通；若不亮，則導線不正常導通。74LS

10、194（A、B） 的Do、DD2、D3分別接邏輯開關(A=0011, B=0011, A+B=0110檢查無誤 后接通電源。.送數：令74LS194 (A、B)的CR=1 81=80=1, CP輸入手動脈沖，用并行送 數方法將四位被加數0011和四位加數0011分別送入寄存器A和B中。.觸發(fā)器置零：使74LS74的RD先為低電平，再變?yōu)楦唠娖健?令CR=1 &=0, 8)=1,連續(xù)輸入4個CP脈沖，觀察兩個寄存器輸出狀態(tài) 變化并檢查是否正確，如有故障設法排除。.保持：令 74LS194 (A)的 CR=1 6=80=0。.送數：令74LS194 (B)白CR=1 6=80=1, CP手動輸入脈

11、沖，用并行送數 方法將0011送入寄存器B中。.觸發(fā)器置零：使74LS74的瓦先為低電平，再變?yōu)楦唠娖健?令74LS194 (A、B)的CR=1 S1 = 0 , S。=1 ,連續(xù)輸入4個CP脈沖，觀察兩 個寄存器輸出狀態(tài)變化并檢查是否正確，如有故障設法排除。.檢查無誤后記錄數據拆線并整理實驗設備。實驗數據如下：CP信號A寄存器B寄存器ABQ0Q1Q2Q3Q0Q1Q2Q3S1 S0S1 S01001100111 11 12000100010 10101010 11011000110 01 12101100010 10

12、101010 1【實驗結果分析】.實驗記錄的數據表格得出的狀態(tài)表與設計過程中理論結果一致，理論與實際一致。說明實驗成功的利用了 74LS194、74LS183和74LS74芯片設計出了一 個用行累加器。.由實驗結果可知：當74LS194芯片（A、B）和74SL74芯片的脈沖信號輸入端輸 入一個脈沖信號時，74LS194芯片（A、B）從Q3各移出一位二進制數分別進入 全加器74LS183芯片的加數輸入端 與、Bn04LS194芯片的D觸發(fā)器預先清零。 即從觸發(fā)器的輸出端 Q進入全加器的低位進位端C的信號為“0”。全加器

13、 將A、Bn、Cn端的輸入數值進行相加，將得數的低位暫存于全加器的全加 輸出端Sn,得數的高位暫存于全加器的低位進位輸出端 Cno在下一個脈沖信 號到來時，全加器的全加輸出端 Sn的數值移入A寄存器的右移控制端Sr并 送到其寄存數的最左端Qo ,并使A寄存器的數值都向右移一位并從右端移出 一位。B寄存器同時向右移出一位并以“ 0”補充其左端（B寄存器的Sr接地。 同時，全加器的低位進位輸出端Cn的值通過D觸發(fā)器進入全加器的低位進位 端Cn，全加器將A、Bn、Cn端的輸入數值進行相加。依此直到把寄存器 （A、B）預先寄存的數據全部移出并進行全加，將全加得數存進A寄存器內。本實驗使用四位寄存器，只

14、需要四個脈沖信號即可將A、B寄存器的預寄存數進行相加并存于其中一個寄存器中。【實驗總結】.做實驗設計時，應該按步驟設計：列真值表一根據真值表列出邏輯函數表達 式并化簡一根據化簡了的邏輯表達式畫出邏輯電路圖一選擇適當的電路芯片 合理布線設計實驗線路。.實驗設計選擇電路芯片時，應該先了解芯片的構造，原理，主要用途。像本 實驗要求用74LS194和74LS183芯片以及74LS74芯片。通過了解可知道到 74LS194芯片是四位加數移位寄存器；74LS183芯片則是全加器；74LS74芯 片是雙D觸發(fā)器。那以后的實驗若要用到四位加數移位寄存器則可用74LS194芯片實現；若要用到全加器則可用 74LS183芯片實現；若要用到D觸發(fā)器則 可用74LS74芯片實現。.實驗接線前一定要檢測所需芯片和導線是否都正常，不能偷懶。若檢查到有 芯片不正常的應及時告知實驗指導老師予以更換。.做實驗時發(fā)生了這樣的情況：接脈沖信號的時候，有些同學將5V的電壓接在 脈沖信號輸出端，這直接導致將脈沖信號芯片燒了。.實驗時，有些同學輸入脈沖信號，可是加數移位寄存器無法實現正確移位。 這就很有可能是加數移位寄存器的右移控制端出了