組成原理算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

1、一、目的1、了解運(yùn)算器的組成結(jié)構(gòu)。2、掌握運(yùn)算器的工作原理。3、學(xué)習(xí)運(yùn)算器的設(shè)計(jì)方法。4、掌握簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳輸通路。5、驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器74ls181的組合功能。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 tdn-cm+或tdn-cm+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖如圖 2.6-1。圖中所示的是由兩片 74ls181 芯片以并/串形式構(gòu)成的 8 位字長(zhǎng)的運(yùn)算器。右方為低 4 位運(yùn)算芯片，左方為高 4 位運(yùn)算芯片。低位芯片的進(jìn)位輸出端 cn+4 與高位芯片的進(jìn)位輸入端 cn 相連，使低 4 位運(yùn)算產(chǎn)生的進(jìn)位送進(jìn)高 4位運(yùn)算中。低位芯片的進(jìn)位輸入端 cn 可與外來(lái)進(jìn)位相連，高位芯片的進(jìn)位輸出引

2、至外部。 兩個(gè)芯片的控制端 s0s3 和 m 各自相連，其控制電平按表 2.6-1。 為進(jìn)行雙操作數(shù)運(yùn)算，運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個(gè)數(shù)據(jù)暫存器 dr1、dr2（用鎖存器 74ls273 實(shí)現(xiàn)）來(lái)鎖存數(shù)據(jù)。要將內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)鎖存到 dr1 或 dr2 中，則鎖存器74ls273 的控制端 lddr1 或 lddr2 須為高電平。當(dāng) t4 脈沖來(lái)到的時(shí)候，總線上的數(shù)據(jù)就被鎖存進(jìn) dr1 或 dr2 中了。 為控制運(yùn)算器向內(nèi)總線上輸出運(yùn)算結(jié)果，在其輸出端連接了一個(gè)三態(tài)門（用 74ls245 實(shí)現(xiàn)）。若要將運(yùn)算結(jié)果輸出到總線上，則要將三態(tài)門 74ls245 的控制端 alu-b 置低電平。否則輸

3、出高阻態(tài)。數(shù)據(jù)輸入單元(實(shí)驗(yàn)板上印有 input device)用以給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)。其中，輸入開關(guān)經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門（74ls245）和內(nèi)總線相連，該三態(tài)門的控制信號(hào)為 sw-b，取低電時(shí)，開關(guān)上的數(shù)據(jù)則通過(guò)三態(tài)門而送入內(nèi)總線中?？偩€數(shù)據(jù)顯示燈（在 bus unit 單元中）已與內(nèi)總線相連，用來(lái)顯示內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)。 控制信號(hào)中除 t4 為脈沖信號(hào)，其它均為電平信號(hào)。 由于實(shí)驗(yàn)電路中的時(shí)序信號(hào)均已連至“w/r unit”單元中的相應(yīng)時(shí)序信號(hào)引出端，因此，需要將“w/r unit”單元中的 t4 接至“state unit”單元中的微動(dòng)開關(guān) kk2 的輸出端。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，即可獲得實(shí)

4、驗(yàn)所需的單脈沖。 s3、s2、 s1、s0 、cn、m、lddr1、lddr2、alu-b、sw-b 各電平控制信號(hào)則使用“switch unit”單元中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)來(lái)模擬，其中 cn、alu-b、sw-b 為低電平有效，lddr1、lddr2 為高電平有效。 對(duì)于單總線數(shù)據(jù)通路，作實(shí)驗(yàn)時(shí)就要分時(shí)控制總線，即當(dāng)向 dr1、dr2 工作暫存器打入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)開關(guān)三態(tài)門打開，這時(shí)應(yīng)保證運(yùn)算器輸出三態(tài)門關(guān)閉；同樣，當(dāng)運(yùn)算器輸出結(jié)果至總線時(shí)也應(yīng)保證數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門是在關(guān)閉狀態(tài)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1按圖 2.6-2連接實(shí)驗(yàn)電路并檢查無(wú)誤。圖中將用戶需要連接的信號(hào)線用小圓圈標(biāo)明（其它實(shí)驗(yàn)相同，不再說(shuō)明）。 2

5、開電源開關(guān)。 3用輸入開關(guān)向暫存器 dr1 置數(shù)。 撥動(dòng)輸入開關(guān)形成二進(jìn)制數(shù) 01100101（或其它數(shù)值）。（數(shù)據(jù)顯示燈亮為 0，滅為1）。 使 switch unit 單元中的開關(guān) sw-b=0（打開數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門）、alu-b=1（關(guān)閉alu輸出三態(tài)門）、lddr1=1、lddr2=0。 按動(dòng)微動(dòng)開關(guān) kk2，則將二進(jìn)制數(shù) 01100101 置入 dr1 中。 4用輸入開關(guān)向暫存器 dr2 置數(shù)。 撥動(dòng)輸入開關(guān)形成二進(jìn)制數(shù) 10100111（或其它數(shù)值）。 sw-b=0、alu-b=1 保持不變，改變 lddr1、lddr2，使 lddr1=0、lddr2=1。 按動(dòng)微動(dòng)開關(guān) kk2，則

6、將二進(jìn)制數(shù) 10100111 置入 dr2 中。 5檢驗(yàn) dr1 和 dr2 中存的數(shù)是否正確。 關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門（sw-b=1），打開 alu輸出三態(tài)門（alu-b=0），并使lddr1=0、lddr2=0，關(guān)閉寄存器。 置 s3、s2、 s1、s0 、m 為 1 1 1 1 1，總線顯示燈則顯示 dr1 中的數(shù)。 置 s3、s2、 s1、s0 、m 為 1 0 1 0 1，總線顯示燈則顯示 dr2 中的數(shù)。 6改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出。 sw-b=1、alu-b=0 保持不變。 按表 2-2 置 s3、s2、 s1、s0 、m、cn 的數(shù)值，并觀察總線顯示燈顯示的結(jié)果。 例

7、如：置 s3、s2、 s1、s0 、m、cn 為 1 0 0 1 0 1，運(yùn)算器作加法運(yùn)算。 置 s3、s2、 s1、s0 、m、cn 為 0 1 1 0 0 0，運(yùn)算器作減法運(yùn)算。 7驗(yàn)證 74ls181 的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能（采用正邏輯） 在給定 dr1=65、dr2=a7 的情況下，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出，填入下表中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果dr1dr2s3 s2 s1 s0m=0（算術(shù)運(yùn)算）m=1（邏輯運(yùn)算）cn=1無(wú)進(jìn)位cn=0有進(jìn)位656565a7a7a7f=（65）f=（e7）f=（7d）f=（ 0 ）f=（ a5）f=（4c ）f=（ bd ）f=（ 3f ）f=（ 8a ）f=（ 0c ）f=（ a2 ）f=（ 24 ）f=（ ca ）f=（ 4c ）f=（ 71 ）f=（ 64 ）f=（66）f=（e8）f=（7e）f=（ 0 ）f=（ a6 ）f=（ 4d ）f=（ be ）f=（ 40 ）f=（ 8b ）f=（ 0d ）f=（ a3 ）f=（ 25 ）f=（ cb ）f=（ 4d ）f=（ 72 ）f=（ 65 ）f=（9a）f=（18）f=（82）f=（ 0 ）f=（ da ）f=（ 58 ）f=（ c2 ）f=（ 40 ）f=（ 41 ）f=（ 3d ）f=（ a7 ）f=（ 25