实验三 8位算术逻辑运算

是来自平时学习积累总结的

有问题的地方肯定有的

还请大家批评指正！

实验四 8位算术逻辑运算

一、实验目的

　　1、掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理

　　2、掌握简单运算器的数据传送通路组成原理

　　3、验证算术逻辑运算功能发生器74LSl8l的组合功能

　　4、按给定数据

完成实验指导书中的算术／逻辑运算

二、实验内容

　　1、实验原理

　　实验中所用的运算器数据通路如图1.1所示

其中运算器由两片74LS181以并／串形成8位字长的ALU构成

运算器的输出经过一个三态门74LS245 （U33）到ALUO1插座

实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0~D7插座BUSl~6中的任一个相连

内部数据总线通过LZDO～LZD7显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273（U29、U30）锁存

两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS

实验时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0~D7插座EXJl～EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于8位数据开并KD0~KD7

并经过一三态门74LS245（U51）直接连至外部数据总线EXD0~EXD7

通过数据开关输入的数据由LD0~LD7显示

图1.1中算术逻辑运算功能发生器74LS18l（U3l、U32）的功能控制信号S3、S2、Sl、S0、CN、M并行相连后连至SJ2插座

实验时通过6芯排线连至6位功能开关插座UJ2

以手动方式用二进制开关S3、S2、S1、S0、CN、M来模拟74LSl8l（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M；其它电平控制信号LDDRl、LDDR2、ALUB'、SWB'以手动方式用二进制开关LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB来模拟

这几个信号有自动和手动两种方式产生

通过跳线器切换

其中ALUB'、SWB'为低电平有效

LDDRl、LDDR2为高电平有效

　　另有信号T4为脉冲信号

在手动方式下进行实验时

只需将跳线器J23上T4与手动脉冲发生开关的输出端SD相连

按动手动脉冲开关

即可获得实验所需的单脉冲

　　2、实验接线

　　本实验用到4个主要模块：

　　（1）低8位运算器模块

　　（2）数据输入并显示模块

　　（3）数据总线显示模块

　　（4）功能开关模块（借用微地址输入模块）

　　根据实验原理详细接线如下：

　　（1）ALUBUS连EXJ3；

　　（2）ALU01连BUSl；

　　（3）SJ2连UJ2；

（4）跳线器J23上T4连SD；

（5）LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨在左边(手动方式)；

　　（6）AR跳线器拨在左边

同时开关AR拨在"1"电平

　　3、实验步骤

　　（1）连接线路

仔细查线无误后

接通电源

　　（2）用二进制数码开关KD0～KD7向DRl和DR2寄存器置数

　　方法：关闭ALU4输出三态门(ALUB'=1)

开启输入三态

门(SWB'=0)

输入脉冲T4按手动脉冲

发生按钮产生

设置数据开关具体操作步骤图示如下：

　　说明：LDDRl、LDDR2、ALUB'、SWB'四个信号电平由对应的开关LDDRl、

LDDR2、ALUB、SWB给出

拨在上面为"1"

拨在下面为"0"

电平值由对应的显示灯显示

T4由手动脉冲开关给出

　　（3）检验DRl和DR2中存入的数据是否正确

利用算术逻辑运算功能发生器74LSl 8l的逻辑功能进行验算

即M=1

具体操作如下：关闭数据输入三态门SWB'=1

打开ALU输出三态门ALUB'=0

当置S3、S2、S1、S0、M为11111时

总线指示灯显示DR1中的数

而置成10101时总线指示灯显示DR2中的数

　　（4）验证74LSl81的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）

　　在给定DRl＝35、DR2=48的情况下

改变算术逻辑运算功能发生器的功能设置

观察运算器的输出

填入实验报告表中

并和理论分析进行比较、验证

三、实验电路

　　本实验中使用的运算器数据通路如图1.1所示

四、74LS181功能表

　　实验中用到的运算器74LS181功能表如表1.1所示

表1.1 运算器74LS181功能表（正逻辑）

4位ALU

S3 S2 S1 S0

Ｍ＝０（算数运算）

Ｍ＝１

（逻辑运算）

Ｃn=1

无进位

Ｃn=0

有进位

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1 1 1 1

F=A

F=A+B

F=A+B

F=减1

F=A加（A*B）

F=（A+B）加（A*B）

F=A减B减1

F=（A*B）减1

F=A加A*B

F=A加B

F=（A+B）加A*B

F=A*B减1

F=A加A

F=（A+B）加A

F=（A+B）加A

F=A减1

F=A加1

F=（A+B）加1

F=（A+ B）加1

F=0

F=A加（A*B）加1

F=(A+B)加(A* B)加1

F=A减B

F=（A*B）

F=A加A*B加1

F=A加B加1

F=(A+ B)加A*B加1

F=A*B

F=A加A加1

F=(A+B)加A加1

F=(A+ B)加A加1

F=A

F= A

F=（A+B）

F= A*B

F=0

F= (A*B)

F= B

F=(A⊕B)

F=(A* B)

F= A+B

F= (A⊕B)

F=B

F=A*B

F=1

F=A+B

F=A+B

F=A

其中："+"表示或运算；"*"表示与运算；"⊕"表示异或运算

五、实验数据

1、实验数据记录

加数1

DR1

加数2

DR2

S3　S2　 S1　S0

M＝0（算术运算）

M＝1

（逻辑运算）

Cn=1

无进位

Cn=0

有进位

35

48

0　0　0　0

0　0　0　1

0　0　1　0

0　0　1　1

0　1　0　0

0　1　0　1

0　1　1　0

0　1　1　1

1　0　0　0

1　0　0　1

1　0　1　0

1　0　1　1

1　1　0　0

1　1　0　1

1　1　1　0

1　1　1　1

F＝

F＝

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F＝

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F＝

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F＝

F＝

F＝

F＝

F＝

六、思考题

　　1、在向DR1和DR2寄存器置数时S3、S2、S1、S0、M、Cn如何设置？

　　2、DR1置数完成后

如果不关闭控制端

LDDR1会怎样？

　　3．为什么在读取74LS181的输出结果时要打开输出三态门的控制端ALUB' ？