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Q_A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R_xD的数据为A₇A₆A₅A₄A₃AA₂A₁，A₇先输入）：

• step1： 初始时，同时清零，此时右边的194的Q_D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Q_D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Q_D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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