1、实验一 算术逻辑运算实验一 实验目的：（1）了解运算器的组成结构。（2）掌握运算器的工作原理。（3）学习运算器的设计方法。（4）掌握简单运算器的数据传送通路。（5）验证运算功能发生器 74LS181 的组合功能。二 实验设备：TDN-CM+或 TDN-CM+教学实验系统一套。三 实验原理：实验中所用的运算器数据通路图如图 2-6-1。图中所示的是由两片 74LS181 芯片以并/串形式构成的 8 位字长的运算器。右方为低 4 位运算器芯片，左方为高 4 位运算器芯片。低位芯片的进位输出端 Cn+4 与高位芯片的进位输入端 Cn 相连，使低 4 位运算产生的进位送进高 4 位运算中。低位芯片的进
2、位输入端 Cn 可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。两个芯片的控制端 S0S3 和 M 各自相连，其控制电平按表 2.6-1。为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器 74LS273 实现）来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到 DR1 或DR2 中，则锁存器 74LS273 的控制端 LDDR1 或 LDDR2 须为高电平。当 T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进 DR1 或 DR2 中了。为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出连接了一个三态门（用 74LS245 实现）。若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门 74LS2
3、45 的控制端 ALU-B 置低电平。否则输出高阻态。图 2.6-1 运算器通路图数据输入单元（实验板上印有 INPUT DEVICE）用以给出参与运算的数据。其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为 SW-B，取低电平时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。总线数据显示灯（在 BUS UNIT 单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。控制信号中除 T4 为脉冲信号，其他均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT” 单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/R UNIT”单元中的 T4 接至“STATE UNIT”单
4、元中的微动开关 KK2 的输出端。在进行实验时，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。S3、S2、S1 、S0、Cn、M、LDDR1 、LDDR2 、ALU-B、SW-B 各电平控制信号则使用“SWITCH UNIT”单元中的二进制数据开关来模拟，其中 Cn、ALU-B、SW-B 为低电平有效，LDDR1、LDDR2 为高电平有效。对于单总线数据通路，作实验时就要分时控制总线，即当向 DR1、DR2 工作暂存器打入数据时，数据开关三态门打开，这时应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门是在关闭状态。四 实验步骤：1、按图 2.6-2 连接实验电路并检查
5、无误。图中将用户需要连接的信号线用小圆圈标明（其它实验相同，不再说明）。2、开电源开关。3、用输入开关向暂存器 DR1 置数。拨动输入开关形成二进制数 01100101（或其它数值）。（数据显示灯亮为 0，灭为 11）。使 SWITCH UNIT 单元中的开关 SW-B=0（打开数据输入三态门）、ALU-B=1（关 2闭 ALU 输出三态门）、 LDDR1=1、LDDR2=0 。按动微动开关 KK2，则将二进制数 01100101 置入 DR1 中。 34、用输入开关向暂存器 DR2 置数。拨动输入开关形成二进制数 10100111（或其它数值）。 1使 SW-B=0、ALU-B=1 保持不变
6、，改变 LDDR1、 LDDR2，使 2LDDR1=0、LDDR2=1。按动微动开关 KK2，则将二进制数 10100111 置入 DR2 中。 35、检验 DR1 和 DR2 中存的数是否正确。关闭数据输入三态门（SW-B=1），打开 ALU 输出三态门（ALU-B=0），并使 1LDDR1=0、LDDR2=0，关闭寄存器。置 S3、S2 、S1 、S0、M 为 11111，总线显示灯则显示 DR1 中的数。 2置 S3、S2 、S1 、S0、M 为 10101，总线显示灯则显示 DR2 中的数。 36、改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。SW-B=1，ALU-B=0，保持不变。 1按表 2-2 置 S3、S2、S1、S0、M、Cn 的数值，并观察总线显示灯显示的结果。 2例如：置 S3、S2 、S1 、S0、M 为 100101，运算器作加法运算。置 S3、S2 、S1、S0、M 为 011000，运算器作减法运算。7、验证 74LS181 的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）在给定 DR1=65、DR2=47 的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入下表中，并和理论分析进行比较、验证。图 2.6-2 算术逻辑实验接线图表：2.6-1
