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1、中山大学数字电路与逻辑设计实验报告院系信息科学与技术学院学号专业计策机科学类实验人3、实验题目：AU(ArithmeticUnit,算术单元)设计。实验内容：设计一个半加半减器，输入为S、A、B,其中S为功能选择口,当S=0时，输出A+B及进位；当S=1时，输出A-B及借位。S输入1输入2输出Y进/借位Cn0ABA+B进位1ABA-B借位利用三种方法实现。(1)利用卡诺图简化后只使用门电路实现。(2)使用74LS138实现。(3)使用74LS151实现，可分两次单独记录和/差结果、进位借位结果或使用两块74LS151实现。实验分析：真值表SABYCn0000000110010100110110
2、000101111101011100卡诺图:S00110011AB 0 1通过卡诺图可得：Y=AB+AB00011110SCn=AB S+ ABS=(A S+ AS)BAB010001100000011110实验设计：(1)利用门电路实现。利用74LS197的八进制输出端Q1、Q2、Q3作为B、A、S的输入。用异或门74LS86实现输出Y.用74LS86实现AB,再用74LS08与B实现与门。(2)利用74LS138实现将74LS197的Q3、Q2、Q1作为74LS138的S2、S1、S0输入，G2A、G2B接低电平，G1接高电平。Y二百B+A后-SB+SABfSAftt一或万B工化暮而通将7
3、4LS138的Y1、Y5、Y2、Y6利用74LS20实现与非门作为输出Y“燃十根将74LS138的Y3、Y5利用74LS00实现与非门作为输出Cn(3)利用74LS151实现将74LS197的Q3、Q2、Q1作为74LS151的S2、S1、S0输入，D1、D2、D5、D6接高电平，D0、D3、D4、D7接低电平。Z即为输出Y、将D3、D5接高电平，其他接低电平。Z即为输出Dn实验过程及出现的问题:按如图所示接好电路问题：由于实验电路箱中74LS86和74LS08不能同时工作，所以改用两次74LS00来实现与门。实验结果：如图为第一种方式实现的示波器显示结果。D8为时钟CP1,D9、D10、D1
4、1分别为S、A、B,D13,D14为Y,Cn。4、实验题目：ALU（Arithmetic&LogicUnit，算术逻辑单元）实验内容：用proteus设计一个六输入二输出的ALU.控制端：S2、S1、S0决定ALU的8种功能，其中指定6种功能为与、或、非、异或、全加、全减，剩余功能自由拟定。数据输入端：当ALU进行全加（全减）运算时，三个数据输入端分别为被加数（被减数）、加数（减数），进位（借位）。当ALU进行全加（全减）运算时，两个输出端分别为和（差）、进位（借位）。当ALU进行逻辑运算时，两个输出端为逻辑运算的结果和结果的取反。实验设计：控制端功能S2S1S0000与001或010A非01
5、1B非100异或101全加110全减111清零用两个74LS197实现六位数输入，用两个74LS151作为数据选择器输出，其中一个74LS197的八进制输出端作为74LS151的地址输入端，另一个74LS197的八进制输出端进行逻辑门运算作为D0D8的输出。全加，全减的真值表A（被加数）B（加数）C（进位）Y1（和）Y2（进位）0000000110010100110110010101011100111111Y1=A(BC)Y2=AB+(AB)CA(被B（减数）C（借位）Y1（差）Y2（借位）0000000111010110110110010101001100011111Y1=A（BC）Y2=A
6、（BC）+BC;实验过程及出现的问题：由于proteus没有74LS151,故用74HC151代替。考虑到用门电路实现全加，全减所需原件过多，故用74LS138实现全加，用74LS153实现全减。由真值表得图（ZD74LS138实现全加器逻辑YAle十月前十月前乜BL嬴油而兀K-BCMB匕+flbC十AB八花超而品&箴：fr-P/c-Pp=D*-D卫Pj=Pq=毛乙ChiTPjiO.YOY1一Y?Y?Y4一Y3%一Y7mlBn0图（四）全减器逻辑图，按照设计在proteus上实现ALU.如图运行仿真实验结果:其中A0为时钟cp0,A1A6为六个输入，A8,A9为两个输出。实验总结与设计体会：1、一种功能可以有多种方法实现，如实验三可以用逻辑门，可以用74LS138,可以用74LS151实现，实验四中全加全减器的实现也是。最重要的是要找最简单的实现方法，以及分析可行性。2、实验前一定要先分析实验所需的原件，以及要如何实现，在实验过程中才能对实验有清晰的认识，不会因为连线过多而导致混乱，如实验四中所需原件和连线都比较多。3、用实验电路箱和proteus做实验有很大的区别，实验箱的器件较少，所以要利用已有的器件替代没有的器件，proteus的原件多，但设计时要学会简化。
