实验四移位控制实验一、实验目的（1）了解移位寄存器芯片(74LS299)的逻辑功能2）掌握移位寄存器数据的载入、左移、右移的方法3）掌握移位寄存器工作模式的设置，观察在不同工作模式下移位寄存器的逻辑功能二、实验原理移位操作时算术逻辑运算部件 ALU 众多操作中的一种，74LS181 算数逻辑运算芯片不带位移功能，需要在其他芯片的配合下才能实现移位操作实验台选用 74LS299 作为移位部件，与 74LS181 组成具有移位功能的算术逻辑运算部件(ALU UNIT)移位操作有很重要的逻辑意义，对一个数据左移一个二进制位就相当于进行了一次乘 2 操作(Si+1=Si×2)，左移和算数加结合可实现算数乘操作；右移一个二进制位就相当于进行了一次除 2 操作(Si+1=Si÷2)，右移和算数减的结合可实现算数除操作1.芯片 74LS299 的逻辑功能4LS299 是一种数据宽度为 8 为的多功能移位寄存器芯片，片内含有 8 为寄存器 D7—D0，与普通寄存器芯片不同之处是 D7—D0 与 I/O6—I/O0 除了一一对应输出外还可有左右移位输出左移时 D0 对应 I/O1、D1 对应 I/O2……以此类推；右移时 D7 对应 I/O6、D6 对应 I/O5……也以此类推。
对于输出、左右移位输出功能的选择，由 S1、S0 的功能控制端决定芯片封装在具有 20 引脚的封装壳中，封装型式见图 2-57 4 L S 2 9 92 0 1 9 1 8 1 7 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1431 2 6 7 8 9 1 055 V S 1 S L Q 7 I O 7 I O 5 I O 3 I O 1 C P S RS 0 O E 1 M G D NO E 2 I O 6 I O 4 I O 2 I O 0 Q 0图 2-5 74LS29974LS299 芯片的主要引脚有：（1）IO7 —IO0：数据输入/输出端，芯片的输入/输出共用一个引脚，不同于 74LS181 输入、输出端引脚是分开的2）S0、S1：功能控制端，控制左移、右移等逻辑功能3）OE1 、OE2：输出使能端，低电平时，IO7-IO0 处于输入状态，高电平时，IO7-IO0 处于输入状态4）CP：时钟输入端，数据的输入、位移需要在时钟脉冲的同步控制下动作5）M: 清零端，低电平有效，清零位移寄存器6）Q7：高位左移输出，左移时接受 D7 的信号7）Q0：低位右移输出，右移时接受 D0 的信号。
8）SL ：高位左移输入端，左移时向 D0 送入信号9）SR：低位右移输入端，右移时向 D7 送入信号74LS299 芯片的逻辑功能见表 2-5，如表中所示，当 S1 S0=01，M=1 、CP信号上升沿时，实现左移输出表 2-5 74LS299 芯片逻辑功能表M S1 S0 OE1 OE2 CP出 出 0 ×× 0 × Q7 IO7 IO6 IO5 IO4 IO3 IO2 IO1 IO0 Q0↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑0 0 0 0 0 0 0 0 0 0出 出出 出 1 0 0 0 × Q7 IO7 IO6 IO5 IO4 IO3 IO2 IO1 IO0 Q0↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑SL D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SR出 出出 出 1 0 1 0 Q7 IO7 IO6 IO5 IO4 IO3 IO2 IO1 IO0 Q0↖ ↖ ↖ ↖ ↖ ↖ ↖ ↖ ↖SL D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SR出 出出 出 1 1 0 0 Q7 IO7 IO6 IO5 IO4 IO3 IO2 IO1 IO0 Q0↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗SL D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SR出 出 1 1 1 × Q7 IO7 IO6 IO5 IO4 IO3 IO2 IO1 IO0 Q0↖ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↗SL D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SR说 明工 作模 式 控 制 信 号 状 态 数 据 传 送 方 式IO7, IO6, IO5, IO4, IO3, IO2, IO1, IO0： 数 据 输 入 /输 出 端D7, D6, D5, D4, D4, D2, D1, D0:芯 片 内 寄 存 器Q7： 高 位 左 移 输 出 端 Q0： 低 位 右 移 输 出 端AL： 高 位 右 移 输 入 端 SR： 低 位 右 移 输 入 端： 脉 冲 上 升 沿 ↖ ↑ ↗ ： 数 据 移 动 方 向1： 高 电 平 0： 低 电 平×： 为 任 意 状 态2.位移实验逻辑电路位移实验逻辑电路由一片 74LS299 芯片、CY 标志触发器和逻辑门构成，具有不带 CY 的循环右移、带 CY 的循环右移、具有不带 CY 的循环左移、带CY 的循环左移 4 条循环位移环路，电路逻辑如图 2-6 所示。
电路中 CY 标志寄存器的功能不再是实验二、实验三中 74LS 181 算术逻辑运算的进位/借位标志，而是循环移位电路的一部分带 CY 的循环移位是 8 个数据位和 1 个 CY 位构成的循环移位；不带 CY 的循环移位仅仅是 8 个数据位构成的循环移位不同循环移位形式的图示说明表见表 2-6移位实验电路用 M、S1 、S0 、 、T4 脉冲共 5 个控制信号实现直接数据输出、不带 CY 的循环右移输出、带 CY 的循环右移输出、不带 CY 的循环左移输出、带 CY 的循环左移输出、从总线（BUS)装入数据等逻辑操作每次操作完成上述 6 种功能的 1 种，不同操作的组合可实现不同的移位结果，电路的逻辑控制状态见表 2-7299-B S1 S0 M0 0 0 X 直 接 数 据 输 出0 1 0 0 不 带 CY的 循 环 右 移 输 出0 1 0 1 带 CY的 循 环 右 移 输 出0 0 1 0 不 带 CY的 循 环 左 移 输 出0 0 1 1 带 CY的 循 环 左 移 输 出x 1 1 X 装 入 数 据控 制 信 号 状 态 移 位 实 验 逻 辑 电 路 动 作三、实验过程1.连线（1）连接实验一（输入、输出实验）的全部连线。
2）按实验逻辑原理图连接、S1、S0 、M4 根电平控制信号线3）连接时钟单元（CLOCK UNIT)与微程序控制单元（ MAIN CONTROL UNIT)的 T42.数据载入操作过程（1）把有关手动控制开关全部拨到高电位，即处于无效状态，把时钟单元的时钟信号方式开关设在“STEP”状态2）拨动一下 C(—)L(—)R(—)开关，既实现“1-0-1” ，产生一个清除脉冲，清除可能存在的 CY 标志显示3）把输入数据开关上拨一个实验数据，如“00000001” ，即 16 进制的01H4）把 I(—)O(—)-(—)R(—)控制开关拨下，实验数据送到总线5）查表 2-5，载入 M、S1、S0 为 111，按一下时钟单元的“START”按钮，发一个 T4 信号，把实验数据送入 299 芯片6）把输入数据开关上的实验数据拨乱，I(—)O(—)-(—)R(—)控制开关拨上，断开总线与输入数据开关的联系，这时总线上的数据应为“11111111” 7）查表 2-5，直接输出数据 M、S1、S0 为 100，把 信号拨成 0,229 内部数据送总线，这时总线上的数据应为初始实验数据“00000001” 。
3.数据左移操作过程（1）按表 2-5 把 S1、S0 拨成 0、1，其他不动，按一下时钟单元的“START”按钮，发一个 T4 信号，数据左移一位输出到总线，显示为“00000010”2）第 2 次按“START”按钮显示为“00000100” 3）按第 8 次“START”按钮时，总线上的数据显示为“00000000” ，CY标志位显示“1” 4）按第 9 次“START”按钮时，总线上的数据回到初始状态“00000001”，CY 标志位显示“0” ，完成了所谓的带进位循环左移一周的操作4.其他移位操作（1）在上面的 基础上把 M 拨成 0，其他不动，按 “START”按钮，发T4 信号，这是 CY 操作位不参加移位，实现所谓的不带“CY”标志循左移2）按表 2-5 把 M、S1、S0 拨成 1、1、0，可完成带“CY ”标志循环右移的操作3）按表 2-5 把 M、S1、S0 拨成 0、1、0，可完成不带“CY ”标志循环右移的操作4）把 控制开关拨动一下，实现“1-0-1” ，产生一个脉冲，移位后的数据将送到数据输出部件 L7-L0 显示四、结果与总结（1）变换不同的数据反复进行带 CY 标志的循环右移、无 CY 标志的循环右移、带 CY 标志的循环左移、无 CY 标志的循环左移操作，观察实验数据变化，将实验结果记录在表 2-8 中。
2）实验台的移位逻辑电路只有循环移位通道没有不循环移位通道，思考怎么样在现有的设备上进行不循环左、右移位操作（提示：用清零 CY 标志的方法断开循环通道） 答：不循环左移时，最高位进入清零标志 CY，不循环右移时，最低位进入清零标志 CY，然后清零，分别在最低位以及最高位补零3）不循环的左移和算数加操作的结合是实现算数乘操作的基础，思考将一个变量乘以常数 5 或常数 6（既计算 A×5 或 A×6）的操作步骤.答：A×5：A<<1+A ；A× 6：A<<2+A<<1（4）结合上面的问题，总结解决问题的方法和过程，把观察到的现象和对课本上的原理的理解写入实验报告表 2-8 实验四结果记录4 种位移方式的位移结果按“START”键发 T4 脉冲次数带 CY 标志循环左移不带 CY 标志循环左移带 CY 标志循环右移不带 CY 标志循环右移初始值 00110011 11100111 00011000 111100001 01100110 11001111 00001100 011110002 11001100 10011111 00000110 001111003 10011000 00111111 00000011 000111104 00110001 01111110 00000001 000011115 01100011 11111100 10000000 100001116 11000110 11111001 11000000 110000117 10001100 11110011 01100000 111000018 00011001 11100111 00110000 111100009 00110011 11001111 00011000 01111000。