驗(yàn)證74LS181運(yùn)算和邏輯功能。

實(shí)驗(yàn)原理

ALU（算術(shù)邏輯單元）能進(jìn)行多種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。一個(gè)4位的ALU—74LS181運(yùn)算功能發(fā)生器能進(jìn)行16種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。功能表如下：

由上表可知，該實(shí)驗(yàn)中主要運(yùn)用的算數(shù)加法和算數(shù)減法所對應(yīng)的（S3S2S1S0）分別是（1001）和（0110），主要運(yùn)用的邏輯與運(yùn)算、邏輯或運(yùn)算、邏輯異或運(yùn)算以及邏輯非運(yùn)算所對應(yīng)的（S3S2S1S0）分別是（1011）、（1110）、（0110）和（0000）。

實(shí)驗(yàn)電路總共有三個(gè)模塊：輸入模塊、運(yùn)算模塊和顯示模塊。輸入模塊主要由八個(gè)開關(guān)組成，主要以八位二進(jìn)制的形式實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)輸入；顯示模塊主要由三個(gè)數(shù)碼管構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)以十六進(jìn)制的形式顯示兩個(gè)輸入的數(shù)據(jù)和一個(gè)運(yùn)算輸出；運(yùn)算模塊主要由一塊74LS181N芯片組成，主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并將結(jié)果輸出。

ALU—74LS181引腳說明：M=1邏輯運(yùn)算，M=0算術(shù)運(yùn)算。

實(shí)驗(yàn)電路圖

74LS181N芯片介紹

該芯片總共由22個(gè)引腳，其中包括8個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（~A0、~A1、~A2、~A3，~B0、~B1、~B2、~B3，其中八個(gè)輸入端中A3和B3是高位），這八個(gè)都是低電平有效。還包括S0、S1、S2、S3這四個(gè)控制端，這四個(gè)控制端主要控制兩個(gè)四位輸入數(shù)據(jù)的運(yùn)算，例如加、減、與、或。CN端處理進(jìn)入芯片前進(jìn)位值，M控制芯片的運(yùn)算方式，包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。F0、F1、F2、F3是四個(gè)二進(jìn)制輸出端，以一個(gè)四位二進(jìn)制形式輸出運(yùn)算的結(jié)果。CN4記錄運(yùn)算后的進(jìn)位。其中AEQB、~P和~G這三個(gè)端口與本實(shí)驗(yàn)無關(guān)，所以這里不做額外介紹。

運(yùn)算過程

假設(shè)現(xiàn)在控制信號（S3、S2、S1、S0）的值是（1、0、0、1），分別輸入兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)（A3、A2、A1、A0）和（B3、B2、B1、B0）。由原理表格可知該運(yùn)算是加法運(yùn)算，實(shí)驗(yàn)芯片內(nèi)部的運(yùn)算過程如下：

（1）、判斷CN端是否有信號。若有，在運(yùn)算是低位端加1；否則不加。

（2）、分別計(jì)算A0+B0、A1+B1、A2+B2、A3+B3，將結(jié)果通過F0、F1、F2、F3輸出，并判斷A3+B3是否有進(jìn)位。若有進(jìn)位，則另CN4為1；否則為1。

例：計(jì)算5+7=？

解答過程：因?yàn)檫@是無進(jìn)位算數(shù)運(yùn)算，所以通過開關(guān)控制，將開關(guān)M=0，CN=1。5的四位二進(jìn)制數(shù)是0101，7的四位二進(jìn)制數(shù)為0111，所以將開關(guān)按要求連接。因?yàn)槭羌臃ǎ詫㈤_關(guān)S3、S2、S1、S0設(shè)置成1001，于是就會(huì)輸出結(jié)果1100，即C。

數(shù)據(jù)驗(yàn)證表格

驗(yàn)證74LS181型4位ALU的邏輯算術(shù)功能，填寫下表：