74LS194计数器及其应用

概述

前面的课程中讲解了74LS163计数器的功能及应用。74LS163是一个基本的计数器,能完成基本的置数、计数甚至加法等功能。在计算机原理中,左移右移是常见的需求,是否有器件满足如下功能:

  • 置位;
  • 左移;
  • 右移;
  • 异步清零;
  • 保持;
    74LS194正是满足上述需求的电子元器件。

74LS194功能特征

根据上面的描述,需要重点考虑的是置位、左移、右移、保持功能(异步清零不受时钟控制),一个时刻只能执行一个功能,需要一个4选1的选择器,确定执行什么功能。其电路图下图1所示(具体的功能可自行分析):


图1:74LS194电路图(未包含异步清零),摘自维库

其中,S1和S0是控制端,对应的功能描述如下图2所示:

图2:74LS194功能描述

对应的逻辑符号如下图3所示:


图3:74LS194逻辑符号

74LS194应用

用194可以做很多事情,如典型的环形移位器、扭环形移位器,其逻辑图如下图4所示:

图4:环形移位器

如果把图4中的QA的输出变为非,则为扭环形移位器。

当然,也可以利用194完成串行数据到并行数据的转换(这种转换的本质是:输入数据一位一位读取,而输出数据则一次读取),如下图5所示:

图5:串行数据到并行数据的转换

分析图5,由于S0值始终为1,S1S0有两种取值,一种为11,一种为01,当为11时,做置位操作,当为01时,做右移操作,具体分析如下(假设RxD的数据为A7A6A5A4A3AA2A1,A7先输入):

  • step1: 初始时,同时清零,此时右边的194的QD为0,经过一个非门后,取值为1,导致S1S0为11,做置位操作,置位为:A70111111;
  • step2:当时钟脉冲来临时,由于右边的194的QD为1,此时S1S0取值为01,实现右移,其状态迁移序列为:

A70111111 --> A6A7011111 --> A5A6A701111 --> A4A5A6A70111 --> A3A4A5A6A7011 --> A2A3A4A5A6A701 --> A1A2A3A4A5A6A70

  • step3:当时钟脉冲再来是,由于右边的194的QD为0,S1S0取值为11,进行置位,回到Step2,进入状态迁移循环。

小结

74LS194是相对较为灵活的一个电子器件,既可完成左移,又可完成右移,功能相对较为完善,广泛应用于电路设计中。

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