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1、验证74ls11运算逻辑功能作者:日期:、实验名称验证74LS181运算和逻辑功能、实验目的（1）掌握算术逻辑单元（ALU的工作原理；（2）熟悉简单运算器的数据传送通路；（3）画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；（4） 验证4位运算功能发生器（74LS181）组合功能三、实验原理ALU （算术逻辑单元）能进行多种算术运算和逻辑运算。一个4位的ALU74LS181运算功能发生器能进行16种算术运算和逻辑运算。功能表如下：方式M=1逻辑运算M=0算术运算S3 S2 S1 S0逻辑运算CN=1 （无进位）CN=0（有进位）0 0 0 0F=/AF=AF=A 加 10 0 0 1F=/(A+B)F=
2、A+BF=(A+B)加 10 0 1 0F=(/A)BF=A+/BF=(A+/B)加 10 0 1 1F=0F= 1F=00 1 0 0F=/(AB)F=A 加 A(/B)F=A 加 A/B 加 10 1 0 1F=/BF=(A+B)加 A/BF=(A+B)加 A/B 加 10 1 1 0F=A BF=A减B减1F=A 减 B0 1 1 1F=A/BF=A(/B)减 1F=A(/B)1 0 0 0F=/A+BF=A加 ABF=A加 AB加 11 0 0 1F=/(A B)F=A 加 BF=A加B加11 0 1 0F=BF=(A+/B)加 ABF=(A+/B)加 AB 加 11 0 1 1F=A
3、BF=AB减 1F=AB1 1 0 0F=1F=A 加 AF=A加A加11 1 0 1F=A+/BF=(A+B)加 AF=(A+B )加 A 加 11 1 1 0F=A+BF=(A+/B)加 AF=(A+/B)加 A 加 11 1 1 1F=AF=A 减 1F=A（上表中的“ /”表示求反）由上表可知，该实验中主要运用的算数加法和算数减法所对应的（ S3 S2S1 SO）分别是（1001 ）和（0110）,主要运用的逻辑与运算、逻辑或运算、逻辑 异或运算以及逻辑非运算所对应的（S3 S2 S1 S0）分别是（1011）、（ 1110）、（0110）和（0000）。实验电路总共有三个模块：输入模
4、块、运算模块和显示模块。输入模块主 要由八个开关组成，主要以八位二进制的形式实现不同的数据输入；显示模块 主要由三个数码管构成，主要负责以十六进制的形式显示两个输入的数据和一个运算输出；运算模块主要由一块 74LS181N芯片组成，主要实现两个四位二进 制数的算术运算和逻辑运算，并将结果输出。ALU 74LS181引脚说明：M=1逻辑运算，M=0算术运算引脚说明M状态控制端M=1逻辑运算；M=0算术运算S3 S2 S1 S0 运算选择控制S3 S2 S1 S0决定电路执行哪一种算术A3 A2 A1 A0运算数1，引脚3为最高位B3 B2 B1 B0运算数2,引脚3为最高位Cn 最低位进入输入C
5、n=0有进位，Cn=1无进位Cn+4本片产生的进位信号Cn+4=0有进位，Cn+4=1无进位F3 F2 F1 F0F3 F2 F1 F0运算结果，F3为最高位四、实验内容1、实验电路图2、74LS181N芯片介绍F0E1F2F3N4QB屈応 z z CAEo 5 3 1 2 3 皿吨祖强hftr“ Tll4|虽2 2 2 1 12 2 1 6S1S2S3OT H74LS181N该芯片总共由22个引脚，其中包括8个数据输入端（A0、A1、A2、A3, B0 B1、B2、B3,其中八个输入端中A3和B3是高位），这八个都是低电 平有效。还包括SO、S1、S2、S3这四个控制端，这四个控制端主要控制
6、两个四 位输入数据的运算，例如加、减、与、或。CN端处理进入芯片前进位值，M控制芯片的运算方式，包括算术运算和逻辑运算。FO、F1、F2、F3是四个二进制输出端，以一个四位二进制形式输出运算的结果。CN4记录运算后的进位。其中AEQB P和-G这三个端口与本实验无关，所以这里不做额外介绍。3、运算过程假设现在控制信号（S3 S2、S1、SO）的值是（1、0、0、1），分别输入 两个四位二进制数（A3 A2、A1、人0）和（B3、B2、B1、B0）。由原理表格可 知该运算是加法运算，实验芯片内部的运算过程如下：（1） 、判断CN端是否有信号。若有，在运算是低位端加1;否则不加。（2）、分别计算
7、A0+B0 A1+B1 A2+B2 A3+B3 将结果通过 F0、F1、F2、 F3输出，并判断A3+B3是否有进位。若有进位，则另 CN4为1;否则为1。例：计算5+7= ?解答过程：因为这是无进位算数运算，所以通过开关控制，将开关M=0CN=1 5的四位二进制数是0101, 7的四位二进制数为0111，所以将开关按要求连接。 因为是加法，所以将开关S3 S2、S1、S0设置成1001,于是就会输出结果1100, 即Co4、数据验证表格验证74LS181型4位ALU的逻辑算术功能，填写下表:S3 S2 S1 S0数据1数据2算术运算(M=0逻辑运算(M=1CN=1CN=00 0 0 0AH5
8、HF=AHF=BHF=5H0 0 0 1AH5HF=FHF=0HF=0H0 0 1 0AH5HF=AHF=BHF=5H0 0 1 1AH5HF=FHF=0HF=0H0 1 0 0FH1HF=DHF=EHF=EH0 1 0 1FH1HF=DHF=EHF=EH0 1 1 0FH1HF=DHF=EHF=EH0 1 1 1FH1HF=DHF=EHF=EH1 0 0 0FHFHF=EHF=FHF=FH1 0 0 1FHFHF=EHF=FHF=FH1 0 1 0FHFHF=EHF=FHF=FH1 0 1 1FHFHF=EHF=FHF=FH1 1 0 05H5HF=AHF=BHF=FH1 1 0 15H5H
9、F=AHF=BHF=FH1 1 1 05H5HF=4HF=5HF=5H1 1 1 15H5HF=4HF=5HF=5H五、总结及心得体会这个实验主要考察了我们的电路设计和调试能力，通过一个简单运算器的 形式，目的是为了让我们掌握电路设计和分析的方法和能力。为了对电路设计 过程中遇到的问题作出一个较好地解决和解释，必须要对系统或者设计有着很 清楚的认识。通过这个实验，我查阅了书籍和网络资源，较清楚地了解了74LS181N芯片的功能和内部运算过程，这对我的研究能力和探知能力有着举足轻重的作用。 实验电路设计之后，我对电路设计的流程以及过程中时常会遇到的问题进行了 系统地归纳，这对我的以后的电路设计能力有着推动作用，也让我对电路设计 的技巧有了较好地掌握。
