組成原理算術(shù)邏輯運算實驗

1、一、目的1、了解運算器的組成結(jié)構(gòu)。2、掌握運算器的工作原理。3、學(xué)習(xí)運算器的設(shè)計方法。4、掌握簡單運算器的數(shù)據(jù)傳輸通路。5、驗證運算功能發(fā)生器74ls181的組合功能。二、實驗設(shè)備 tdn-cm+或tdn-cm+教學(xué)實驗系統(tǒng)一套。三、實驗原理實驗中所用的運算器數(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 位字長的運算器。右方為低 4 位運算芯片，左方為高 4 位運算芯片。低位芯片的進位輸出端 cn+4 與高位芯片的進位輸入端 cn 相連，使低 4 位運算產(chǎn)生的進位送進高 4位運算中。低位芯片的進位輸入端 cn 可與外來進位相連，高位芯片的進位輸出引

2、至外部。 兩個芯片的控制端 s0s3 和 m 各自相連，其控制電平按表 2.6-1。 為進行雙操作數(shù)運算，運算器的兩個數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個數(shù)據(jù)暫存器 dr1、dr2（用鎖存器 74ls273 實現(xiàn)）來鎖存數(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 脈沖來到的時候，總線上的數(shù)據(jù)就被鎖存進 dr1 或 dr2 中了。 為控制運算器向內(nèi)總線上輸出運算結(jié)果，在其輸出端連接了一個三態(tài)門（用 74ls245 實現(xiàn)）。若要將運算結(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(實驗板上印有 input device)用以給出參與運算的數(shù)據(jù)。其中，輸入開關(guān)經(jīng)過一個三態(tài)門（74ls245）和內(nèi)總線相連，該三態(tài)門的控制信號為 sw-b，取低電時，開關(guān)上的數(shù)據(jù)則通過三態(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，用來顯示內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)。 控制信號中除 t4 為脈沖信號，其它均為電平信號。 由于實驗電路中的時序信號均已連至“w/r unit”單元中的相應(yīng)時序信號引出端，因此，需要將“w/r unit”單元中的 t4 接至“state unit”單元中的微動開關(guān) kk2 的輸出端。在進行實驗時，按動微動開關(guān)，即可獲得實

4、驗所需的單脈沖。 s3、s2、 s1、s0 、cn、m、lddr1、lddr2、alu-b、sw-b 各電平控制信號則使用“switch unit”單元中的二進制數(shù)據(jù)開關(guān)來模擬，其中 cn、alu-b、sw-b 為低電平有效，lddr1、lddr2 為高電平有效。 對于單總線數(shù)據(jù)通路，作實驗時就要分時控制總線，即當(dāng)向 dr1、dr2 工作暫存器打入數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)開關(guān)三態(tài)門打開，這時應(yīng)保證運算器輸出三態(tài)門關(guān)閉；同樣，當(dāng)運算器輸出結(jié)果至總線時也應(yīng)保證數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門是在關(guān)閉狀態(tài)。四、實驗步驟1按圖 2.6-2連接實驗電路并檢查無誤。圖中將用戶需要連接的信號線用小圓圈標明（其它實驗相同，不再說明）。 2

5、開電源開關(guān)。 3用輸入開關(guān)向暫存器 dr1 置數(shù)。 撥動輸入開關(guān)形成二進制數(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。 按動微動開關(guān) kk2，則將二進制數(shù) 01100101 置入 dr1 中。 4用輸入開關(guān)向暫存器 dr2 置數(shù)。 撥動輸入開關(guān)形成二進制數(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。 按動微動開關(guān) kk2，則

6、將二進制數(shù) 10100111 置入 dr2 中。 5檢驗 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改變運算器的功能設(shè)置，觀察運算器的輸出。 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，運算器作加法運算。 置 s3、s2、 s1、s0 、m、cn 為 0 1 1 0 0 0，運算器作減法運算。 7驗證 74ls181 的算術(shù)運算和邏輯運算功能（采用正邏輯） 在給定 dr1=65、dr2=a7 的情況下，改變運算器的功能設(shè)置，觀察運算器的輸出，填入下表中，并和理論分析進行比較、驗證。五、實驗結(jié)果dr1dr2s3 s2 s1 s0m=0（算術(shù)運算）m=1（邏輯運算）cn=1無進位cn=0有進位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