实 验 一 8位 算 术 逻 辑 运 算 实 验

一 、 实 验 目 的

1 、  掌 握 简 单 运 算 器 的 数 据 传 送 通 路 组 成 原 理 。

2 、  验 证 算 术 逻 辑 运 算 功 能 发 生 器  74LS 18 1 的 组 合 功 能 。

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 3 － 1所 示 。 其 中 运 算 器 由 两 片

74LS 18 1 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

74LS24 5 (U 3 3)到 内 部 数 据 总 线 BUSD0 ～ D7插 座 BUS 1 ～ 2 中 的 任 一 个 （ 跳 线 器 JA 3 为 高 阻 时 为 不 接 通 ） ， 内 部 数 据 总 线 通 过 LZD0 ～ LZD 7 显 示 灯 显 示 ；运 算 器 的 两 个 数 据 输 入 端 分 别 由 二 个 锁 存 器 74LS2 73（ U29 、U30 ） 锁 存 ， 两 个 锁 存 器 的 输 入 并 联 后 连 至 内 部 总 线 BUS ， 实 验 时 通 过 8芯 排 线 连 至 外 部 数 据 总 线 EXD0 ～ D7插 座 EXJ 1 ～ EXJ 3 中 的 任 一 个 ；参 与 运 算 的 数 据 来 自 于 8位 数 据 开 并 KD0 ～ KD 7 ，并 经 过 一 三 态 门 74LS2 45（ U5 1）直 接 连 至 外 部 数 据 总 线 EXD0 ～ EXD 7 ， 通 过 数 据 开 关 输 入 的 数 据 由 LD0 ～ LD 7 显 示 。

图 中 算 术 逻 辑 运 算 功 能 发 生 器  74LS 18 1（ U3 1 、 U32 ） 的 功 能 控 制 信 号

S3 、 S2 、 S 1 、 S0 、 CN 、 M 并 行 相 连 后 连 至 6位 功 能 开 关 ， 以 手 动 方 式 用 二 进 制 开 关 S3 、 S2 、 S 1 、 S0 、 CN 、 M来 模 拟 74LS 18 1（ U3 1 、 U32 ） 的 功 能 控 制 信 号 S3 、 S2 、 S 1 、 S0 、CN 、M ； 其 它 电 平 控 制 信 号 LDDR 1 、LDDR2 、ALUB ` 、 SWB ` 以 手 动 方 式 用 二 进 制 开 关 LDDR 1 、 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 ， LDDR 1 、 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 J2 3 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 ： ⑴ 低 8位 运 算 器 模 块 ， ⑵ 数 据 输 入 并 显 示 模 块 ， ⑶ 数 据 总 线 显 示 模 块 ， ⑷ 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 、J20,J21,J22,接上短路片，

2 、J24，J25 ，J26 接左边；

3 、J27,J28  右边；

4 、J23  置右边 T4 选“ SD”

5 、JA5    置“接通”；

6 、JA6    置“手动”；

7 、JA3    置“接通”；

8 、JA1,JA2,JA4 置“高阻”；

9 、JA8  置上面“微地址”

10 、EXJ1 接 BUS3

11 、开关 CE  、AR    置 1

3 、 实 验 步 骤

⑴   连 接 线 路 ， 仔 细 查 线 无 误 后 ， 接 通 电 源 。

⑵  用 二 进 制 数 码 开 关 KD 0 ～ KD 7 向 DR 1和 DR2 寄 存 器 置 数 。方 法 ：关 闭 ALU 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 ： LDDR 1 、 LD DR2 、 AL UB ` 、 SWB `四 个 信 号 电 平 由 对 应 的 开 关 LDDR 1、

LDDR2 、 ALUB 、 SW B 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 。

⑶   检 验 DR 1和 DR 2 中 存 入 的 数 据 是 否 正 确 ， 利 用 算 术 逻 辑 运 算 功 能 发

生 器  74LS 18 1 的 逻 辑 功 能 ，即 M= 1 。具 体 操 作 为 ：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 、 S 1 、 S0 、 M为 1 1 1 1 1 时 ， 总 线 指 示 灯 显 示 DR 1 中 的 数 ， 而 置 成 1 0 1 0 1 时 总 线 指 示 灯 显 示 DR2

中 的 数 。

⑷   验 证 74LS 18 1 的 算 术 运 算 和 逻 辑 运 算 功 能 （ 采 用 正 逻 辑 ）

在 给 定 DR 1= 3 5 、 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 表 3 — 1 中 ， 并 和 理 论 分 析 进 行 比 较 、 验 证 。

实验结果

DR1	DR2	S3	S2	S1	S0	M=1			M=0,cn=1
						预期值	实际值	功能	预期值	实际值	功能
35	48	0	0	0	0	CA	CA	¬A	35	35	A
35	48	0	0	0	1	82	82	¬(A+B)	7D	7D	A+B
35	48	0	0	1	0	48	48	¬AB	87	87	A+¬B
35	48	0	0	1	1	00	00	逻辑0	FF	FF	减一
35	48	0	1	0	0	FF	FF	¬（AB）	6A	6A	A+A¬B
35	48	0	1	0	1	B7	B7	¬B	B2	B2	(A+B)加A¬B
35	48	0	1	1	0	7D	7D	AxorB	EC	EC	A减B减1
35	48	0	1	1	1	35	35	A¬B	34	34	A¬B减一
35	48	1	0	0	0	CA	CA	¬A +B	35	35	A加AB
35	48	1	0	0	1	82	82	¬(AxorB)	7D	7D	A加B
35	48	1	0	1	0	48	48	B	B7	B7	（A+¬B）加AB
35	48	1	0	1	1	00	00	AB	FF	FF	AB加1
35	48	1	1	0	0	FF	FF	逻辑1	6A	6A	2A
35	48	1	1	0	1	B7	B7	A+¬B	B2	B2	（A+B）加A
35	48	1	1	1	0	7D	7D	A+B	EC	EC	（A+¬B）加A
35	48	1	1	1	1	35	35	A	34	34	A减1