实验二 算术逻辑运算实验

一、实验目的

（1）了解运算器芯片（74LS181）的逻辑功能。

（2）掌握运算器数据的载入、读取方法，掌握运算器工作模式的设置。 （3）观察在不同工作模式下数据运算的规则。

二、实验原理

1.运算器芯片（74LS181）的逻辑功能

74LS181是一种数据宽度为4个二进制位的多功能运算器芯片，封装在壳中，封装形式如图2-3所示。

图2-3

74LS181封装图

主要引脚有：

（1）A0—A3：第一组操作数据输入端。 （2）B0—B3：第二组操作数据输入端。 （3）F0—F3：操作结果数据输入端。 （4）F0—F3：操作功能控制端。 ???：低端进位接收端。 （5）?????（6）????4：高端进位输出端。 （7）M：算数/逻辑功能控制端。

芯片的逻辑功能见表2-1.从表中可以看到当控制端S0—S3为1001、M为0、????为1时，????操作结果数据输出端F0—F3上的数据等于第一组操作数据输入端A0???上—A3上的数据加第二组操作数据输入端B0—B3上的数据。当S0—S3、M、?????控制信号电平不同时，74LS181芯片完成不同功能的逻辑运算操作或算数运算操???、????4进位信号低电平有效；减法运算操作时，????、作。在加法运算操作时，????????????、????4进位信号无意义。 ????4借位信号高电平有效；而逻辑运算操作时，?????

2.运算器实验逻辑电路

试验台运算器实验逻辑电路中，两片74LS181芯片构成一个长度为8位的

运算器，两片74LS181分别作为第一操作数据寄存器和第二操作数据寄存器，一片74LS254作为操作结果数据输出缓冲器，逻辑结构如图2-4所示。途中算术运算操作时的进位Cy判别进位指示电路；判零Zi和零标志电路指示电路，将在实验三中使用。

第一操作数据由B-DA1(BUSTODATA1)负脉冲控制信号送入名为DA1的第一操作数据寄存器，第二操作数据由B-DA2(BUSTODATA2)负脉冲控制信号送?????????入名为DA2的第二操作数据寄存器。74LS181的运算结果数据由??ALU?B（ALUTOBUS）低电平控制信号送总线。S0—S3、M芯片模式控制信号同时与两片74LS181的S0—S3、M端相连，保证二者以同一工作模式工作。实验电路的???相连，用于接收外部进位信号。低4低端进位接收端Ci与低4位74LS181的????????与高4位74LS181的????上相连，实现高、低4位之间进位信号为74LS181的?????????的传递。高4位之间进位信号的传递。高4位74LS181的????4送进位Cy判别和进位指示电路。

表2-174LS181芯片逻辑功能表

功能选择 输入、输出关系 M=H S3S2S1S0 逻辑运算 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010

M=L算术运算 Cn=H F=A F=A+B F=A+B F=0-1 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) Cn=L 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 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

1011 1100 1101 1110 1111 F=A?B F=1 F=A+B F=A+B F=A 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?B F=A加A加1 F=(A+B)加A加1 F=(A+B)加A加1 F=A 控制电平说明：“L”或“0”表示低电平，“H”或“1”表示高电平

逻辑操作符说明：“—”表示非操作，“+”表示“或”操作，“?”表示“与”操作，“⊕”表示“异或”

算术操作符说明：“加”表示加法操作，“减”表示减法操作

三、实验过程

1.连线

参照实验逻辑原理图进行连线，实验台上数据线用总线连接器连接好后一般不动，控制信号线需手工连接，本实验要连接的控制线如下。

????????、?????????（1）把输入、输出单元(INPUT/OUTPUTUNIT)的?IO?RIO?W与手动控????????、?????????制开关单元（MANUALUNIT）的?IO?RIO?W相连接。

（INPUT/OUTPUTUNIT)的Ai接地。

把算术逻辑部件(ALUUNIT)的S3—S0、M、Ci与手动控制开关单元(MANUALUNIT)的S3-S0、M、Ci相连接。

?????????与手动控制开关单把算术逻辑部件(ALUUNIT)的B-DA1、B-DA2、??ALU?B?????????相连接。 元(MANUALUNIT)的B-DA1、B-DA2、??ALU?B

图2-4算数逻辑运算部件原理图

2.数据输入过程

????????、????????????????????(1)把开关?IO?RIO?W、B-DAI、B-DAI2、ALU?B拔上，确保为高电平，使这些信号处于无效状态。

(2)在输入数据的开关上拨好数据代码，例如“00010001”，即16进制数11H(以后再许多情况下要使用16进制表达方式)。

????????开关拔下成低电平。(3)把输入控制信号?IO?R这时总线上显示的状态应该与输入数据一致。

(4)把第一组数据输入控制信号B-DAI的开关拨动一次，即实现“1-0-1”，