壹.目的
6?1熟悉並使用移位寄存器芯片74 LS 194。
6?1鞏固了已經掌握的數字電路設計和實驗技能。
二、實驗描述
1?6?1 74 LS 194的功能
74 LS 194是壹個四位雙向移位寄存器，具有左移、右移、保持、串並輸入等多種功能。其引腳排列如附錄所示。表1是它的菜單。
功能描述:
(1)?6?1當S 1 = S 0 =1時，無論每個輸入端的原始狀態是什麽，當下壹個時鐘脈沖到來時，其輸出都是預先輸入到並行輸入端的abcd，稱為傳輸數。
(2)?6?1當S 1 =0，S 0 =1時，其工作方式稱為右移。此時，每壹個時鐘脈沖到來，輸出端的數字就右移壹位，Q A端的輸出由加到R端的數字來補充。
(3)?6?1當S 1 =1，S 0 =0時，其工作模式稱為左移，與右移剛好相反；Q D端的輸出由加到L端的數補充。
(4)?6?1當S 1 = S 0 =0時，無論有無CP脈沖，輸出都保持不變，稱為保持模式。當CP=0時，也是保持模式。
當74LS194接入圖3-22-1所示的實驗電路時，可以測試其各項功能。
2?6?1乒乓球遊戲機
以八個LED為球，壹次點亮壹個LED，作為乒乓球的當前位置。
兩個防抖開關作為球拍，其中壹個由球員(A和B)控制，按下開關表示擊球。甲乙雙方各有壹個記分牌，壹個數碼管顯示雙方的分數。贏壹球積壹分，15分壹局。
球的運行速度可以在比賽前預先設定。
玩遊戲的過程和評分規則可以用圖3-22-2所示的流程圖來描述。
三、預習要求
根據圖3-22-2所示的流程圖，用移位寄存器、J-K觸發器、與非門、或非門、防抖開關、計數器等設計壹臺乒乓球遊戲機。希望將線路設計成兩個獨立的部分:A (B)發球，球移動到B (A)的部分和A (B)加分的部分，方便安裝和獨立調節。
建議如下:
1?6?1利用兩個74LS194雙向移位寄存器的八路輸出分別控制壹個LED，利用高電平的左移和右移依次點亮八個LED中的壹個來指示乒乓球的運動。
2?6?1用壹個J-K觸發器和兩個門電路給出三種狀態:01、10和11，用來控制移位寄存器的S 1和S 0端，實現左移、右移和進給(serve)。
3?6?1 J-K觸發器的J、K端由防抖開關(球拍)和移位寄存器最左位和最右位的電平控制:當防抖開關未被按下時，J-K觸發器的狀態保持不變。當按下防抖開關，移位寄存器最左邊或最右邊的位達到高電平(發光二極管亮，表示乒乓球到達最後壹個位置)時，J或K端應該等於1，這樣可以扳動J-K觸發器，改變移位寄存器的移位方向。
4?6?請在服務1之前將移位寄存器清零。
5?6?1計分電路仍然由防抖開關和移位寄存器的輸出控制:當按下壹個防抖開關時，移位寄存器最左邊或最右邊的位沒有達到高電平，應該給對方加分。獎金結束後，移位寄存器應該停止移動(關閉時鐘信號)。建議使用二進制計數器74LS93進行計數。其功能和引腳連接見附錄。
在設計計分電路時，還要考慮:①發球時，計數器不應動作。②應該清除。③如何利用計分信號斷開時鐘信號，保持移位寄存器處於保持狀態。
6?6?1在實驗箱上有時鐘信號和防抖開關，不需要單獨設計。
看完以上建議，仔細考慮後，如果還是設計不出來，請參考本實驗最後附的參考電路和邏輯關系。
四、實驗要求
1?6?1檢查給定雙向移位寄存器74LS194的各種功能。
2?6?1搭接乒乓球遊戲機的發球和變速控制部分，檢查是否可以實現:①清場後，A (B)發球，球移動到B (A)。②當B (A)未能擊球時，球繼續按原方向運動。(3)擊球後，如果球已經到達最終位置，會改變原來的位移方向；如果球沒有到達最終位置，位移方向將保持不變。
3?6?滿足1以上要求後，甲、乙雙方的評分回路可以重疊。
4?6?1將兩部分結合起來。
如果時間來不及，可以不做第3部分和第4部分。下面提供的芯片引腳排列圖見附錄。
動詞 （verb的縮寫）提供芯片
74LS00 2片74LS27 1片
74LS04 1片74LS73 1片
74LS10 1片74LS74 1片。
74LS20 1片74LS93 2片
74LS194 2片
不及物動詞報告要求摘要
畫出邏輯原理圖，簡要說明設計思路，寫出實驗後的體會。
七。參考電路
圖3-22-3所示為控制發光LED(即“乒乓球”)位移的電路，CLR為移位寄存器的清零。K L (L)和K R (L)是防抖開關，作為雙方的“球拍”，正常狀態為低。球拍是用來擊球或發球的。上菜前，移位寄存器要清零。
正是J-K觸發器的J和K端控制著球的移動方向。根據圖3-22-2所示流程圖的要求，J和K的邏輯表達式為
信號Y用於控制服務。球在運行時，S 1 =1，S 0 =0或S 1 =0，S 0 =1，則Y = 1；發球時，S 1 =1，S 0 =1，移位寄存器已經清零，處於發送數據狀態。此時Y=0，Y的邏輯公式為
計分電路采用74LS93計數器計分。輸入到左側計數器的計數信號為
公式中手柄結合了S 0 Y，可以防止發球時和擊球後的錯分。右邊的計數電路也類似。流程圖還要求:球沒打中，給對手加分，球停止運動。這相當於移位寄存器被保持。圖3-22-3中的電路只能給出三種狀態:左移、右移和數據進給，所以可以通過斷開時鐘脈沖來保持移位寄存器，使球停止運行。圖3-22-4是壹個可行的方案。