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我们按下2号键,对应的显示为【825502】,然后返回显示【CHESYS】;
按下F号键,对应的显示为【82550F】,然后返回显示【CHESYS】。
2).在系统检测状态,按下【取消】键,则退出系统检测程序。
3).对于键盘上的【0】号键和【1】键,除了显示其键盘编码外,还有第二功能:
【1】键的第二功能说明:
检测所有总线(数据总线、控制总线、微控制总线)的输出功能。
按下【0】号键后,监控指示灯显示【825500】后,约过0.5S,系统首先显示【UCDC00】,自动送“0“到所有总线,24位微代码显示数码管显示全0(如果其他两条总线连接有监视灯,也显示全0);
此时,系统等待按【确认】键。
当按下【确认】键后,数码管显示变为【UCDCFF】,系统自动送所有总线FF,24位微代码显示数码管显示全1(如果其他两条总线连接有监视灯,也显示全1),此时系统等待按【取消】键退出该项功能检测。
在总线输出【00】和【FF】的时候,通过观察总线上的状态显示灯即可知道哪一组总线上的哪一位出错。
【2】键的第二功能说明:
检测所有总线(数据总线、控制总线、微控制总线)的输入功能。
按下【1】号键后,显示【825501】后,系统等待按【确认】键,按下【确认】键后,系统显示【UC0PPP】,此时需把K4从“OFF”状态拨向“ON”状态,把开关MS1~MS24拨为全0,再次按下“确认”键,系统读入微控总线的第0组(第一个8位)的全0,如果总线出错,读入哪一个为1,在数码管上就位显示对应的错误位号(如果第一个(低)8位的第0位出错,则显示【UC00Er】,表示微控总线的第0组的第0位出错,UC后的第1个0表示第0组微控总线,第2个0表示第0位),如果完全正确,显示【UC0Cor】,约过1S,显示变为【UC1PPP】,按下【确认】键,系统检测微控总线的第1组(第二个8位)的全0,如果完全正确,显示【UC1Cor】,若有哪一位有错误,错误信息的显示与第一组显示相同;
在显示【UC1Cor】后约1S,显示为【UC2PPP】,按下【确认】键,系统检测微控总线的第2组(第二个8位)的全0,如果完全正确,显示【UC2Cor】,若有哪一位有错误,错误信息显示的与第一组显示相同;
当三组全检测完毕,显示变为【CHEEND】
(CHECKEND),约1S后,显示【OFF】,此时把K4开关拨回到OFF,则又回到系统检测最开始部分。
2.【实验选择】键具体操作说明:
当显示【CLASSSELECt】时按下该键,数码管显示变为【ES--__】,系统打开键盘,等待通过数字键盘输入实验课题代码,输入相应的课题代码后,按【确认】键进入该实验,在输入的过程中,可通过按【取消】键修改输入,在显示【ES--__】状态连续按【取消】键,即可退出实验选择功能,返回到【CLASSSELECt】状态。
实验课题与输入代码对应关系如下:
实验课题
输入代码及按键
实验一
01+确认或1+确认
实验二
02+确认或2+确认
实验三
03+确认或3+确认
实验四
04+确认或4+确认
实验五
05+确认或5+确认
注意:
实验十四的步骤与实验一相同。
在采用单片机键盘控制操作方式实验时,必须把K4开关置于【OFF】状态,否则系统处于自锁状态,无法进行实验;
3.【联机】键说明
当在数码管显示【CLASSSELECt】时按下该键,系统进入上位机监控实验状态,所有按键全都封闭,除【RST】
(复位)键外,所有的实验操作全由上位机控制。
当退出联机实验状态后,系统又自动恢复到【CLASSSELECt】状态。
联机控制操作方式:
用串口电缆连接本系统和PC机。
当系统监控指示灯上滚动显示【CLASSSELECt】时,在PC机上运行联机程序,选择正确的端口后按【联机】键,系统进入与上位机通讯状态。
当与计算机联机成功,数码管显示【Pc-Con】,最后显示【8】,表示联机通讯成功。
1、联机控制方式下的系统接线与键盘控制方式相同。
2、联机方式下在上位机界面中选择实验项目。
每项实验均由实验说明和实验步骤两部分组成。
实验说明中有每个实验详细的实验步骤。
第二部分使用说明及要求
实验一运算器实验
一、实验目的:
1.掌握运算器的组成及工作原理;
2.了解4位函数发生器74LS181的组合功能,熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程;
3.验证带进位控制的74LS181的功能。
二、预习要求:
1复习本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理;
2预习实验步骤,了解实验中要求的注意之处。
三、实验设备:
EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套,排线若干。
四、电路组成:
本模块由算术逻辑单元ALU74LS181(U7、U8、U9、U10)、暂存器74LS273(U3、U4、U5、U6)、三态门74LS244(U11、U12)和控制电路(集成于EP1K10内部)等组成。
电路图见图1-1(a)、1-1(b)。
图1-1(a)ALU电路
图1-1(b)ALU控制电路
算术逻辑单元ALU是由四片74LS181构成。
74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、M、Cn决定。
高电平方式的74LS181的功能、管脚分配和引出端功能符号详见表1-1、图1-2和表1-2。
四片74LS273构成两个16位数据暂存器,运算器的输出采用三态门74LS244。
它们的管脚分配和引出端功能符号详见图1-3和图1-4。
图1-274LS181管脚分配表1-274LS181输出端功能符号
74LS181功能表见表1-1,其中符号“+”表示逻辑“或”运算,符号“*”表示逻辑“与”运算,符号“/”表示逻辑“非”运算,符号“加”表示算术加运算,符号“减”表示算术减运算。
选择
M=1
逻辑操作
M=0算术操作
S3S2S1S0
Cn=1(无进位)
Cn=0(有进位)
0000
F=/A
F=A
F=A加1
0001
F=/(A+B)
F=A+B
F=(A+B)加1
0010
F=/A*B
F=A+/B
F=(A+/B)加1
0011
F=0
F=-1
0100
F=/(A*B)
F=A加A*/B
F=A加A*/B加1
0101
F=/B
F=(A+B)加A*/B
F=(A+B)加A*/B加1
0110
F=(/A*B+A*/B)
F=A减B减1
F=A减B
0111
F=A*/B
F=A*/B减1
1000
F=/A+B
F=A加A*B
F=A加A*B加1
1001
F=/(/A*B+A*/B)
F=A加B
F=A加B加1
1010
F=B
F=(A+/B)加A*B
F=(A+/B)加A*B加1
1011
F=A*B
F=A*B减1
F=A*B
1100
F=1
F=A加A
F=A加A加1
1101
F=(A+B)加A
F=(A+B)加A加1
1110
F=(A+/B)加A
F=(A+/B)加A加1
1111
F=A减1
表1-174LS181功能表
图1-3(a)74LS273管脚分配图1-3(b)74LS273功能表
图1-4(a)74LS244管脚分配图1-4(b)74LS244功能
五、工作原理:
运算器的结构框图见图1-5:
算术逻辑单元ALU是运算器的核心。
集成电路74LS181是4位运算器,四片74LS181以并/串形式构成16位运算器。
它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算,74LS181有高电平和低电平两种工作方式,高电平方式采用原码输入输出,低电平方式采用反码输入输出,这里采用高电平方式。
三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制,ALU-G为“0”时,三态门开通,此时其输出等于其输入;
ALU-G为“1”时,三态门关闭,此时其输出呈高阻。
四片74LS273作为两个16数据暂存器,其控制信号分别为LDR1和LDR2,当LDR1和LDR2为高电平有效时,在T4脉冲的前沿,总线上的数据被送入暂存器保存。
六、实验内容:
验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。
七、实验步骤:
Ⅰ、单片机键盘操作方式实验
注:
在进行单片机键盘控制实验时,必须把开关K4置于“OFF”状态,否则系统处于自锁状态,无法进行实验。
1、实验连线(键盘实验):
实验连线如图1-6所示。
(连线时应按如下方法:
对于竖排座,应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。
F4只用一个排线插头孔)
运算器接口
S3S2S1S0MCnALU-GARLDR1LDR2
C1…...C6E5E4F5E3控制总线
F4
控制总线
T4
图1-6实验一键盘实验连线图
2、实验过程:
(1)拨动清零开关CLR,使其指示灯灭。
再拨动CLR,使其指示灯亮。
(2)在监控滚动显示【CLASSSELECt】时按【实验选择】键,显示【ES--__】输入01或1,按【确认】键,监控显示为【ES01】,表示准备进入实验一程序,也可按【取消】键来取消上一步操作,重新输入。
(3)再按【确认】键,进入实验一程序,监控显示【InSt--】,提示输入运算指令,输入两位十六进制数(参考表1-3和表1-1),选择执行哪种运算操作,按【确认】键。
(4)监控显示【Lo=0】,此处Lo相当于表1-1中的M,默认为“0”,进行算术运算,也可以输入“1”,进行逻辑运算。
按【确认】,显示【Cn=0】,默认为“0”,由表1-1可见,此时进行带进位运算,也可输入“1”,不带进位运算(注:
如前面选择为逻辑运算,则Cn不起作用)。
按【确认】,显示【Ar=1】,使用默认值“1”,关闭进位输出。
也可输入“0”,打开进位输出,按【确认】。
(5)监控显示【DATA】,提示输入第一个数据,输入十六进制数【1234H】,按【确认】,显示【DATA】,提示输入第二个数据,输入十六进制数【5678H】,按【确认】键,监控显示【FINISH】,表示运算结束,可从数据总线显示灯观察运算结果,CY指示灯显示进位输出的结果。
按【确认】后监控显示【ES01】,可执行下一运算操作。
运算指令(S3S2S1S0)
输入数据(十六进制)
00或0
01或1
02或2
03或3
04或4
05或5
06或6
07或7
08或8
09或9
0A或A
1011
0B或B
0C或C
0D或D
1110
0E或E
0F或F
表1-3运算指令关系对照表
在给定LT1=1234H、LT2=5678H的情况下,改变运算器的功能设置,观察运算器的输出,填入表中,并和理论值进行比较和验证:
LT1
LT2
S3S2S1S0
M=0(算术运算)
M=1(逻辑运算)
Cn=1(无进位)
Cn=0(有进位)
1234H
5678H
F=
Ⅱ、开关控制操作方式实验
为了避免总线冲突,首先将控制开关电路的ALU-G和C-G拨到输出高电平“1”状态(所对应的指示灯亮。
)本实验中所有控制开关拨动,相应指示灯亮代表高电平“1”,指示灯灭代表低电平“0”。
1、按图1-7接线图接线:
连线时应注意:
为了使连线统一,对于横排座,应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上;
运算器接口
S3S2S1S0MCnALU-GARLDR1LDR2
BD15…….BD8
数据总线
BD7…….BD0
DIJ1DIJ-G
DIJ2
数据输入电路
C-GS3S2S1S0MCnALU-GARLDR1LDR2
控制总线T4
控制开关电路
T+finf/8
脉冲源及时序电路
图1-7实验一开关实验接线图
2、通过数据输入电路的拨开关开关向两个数据暂存器中置数:
本实验中ALU-G和C-G不能同时为0,否则造成总线冲突,损坏芯片!
故每次实验时应时刻保持只有一路与总线相通。
1)拨动清零开关CLR,使其指示灯。
置ALU-G=1:
关闭ALU的三态门;
再置C-G=0:
打开数据输入电路的三态门;
2)向数据暂存器LT1(U3、U4)中置数:
(1)设置数据输入电路的数据开关“D15……D0”为要输入的数值;
(2)置LDR1=1:
使数据暂存器LT1(U3、U4)的控制信号有效,置LDR2=0:
使数据暂存器LT2(U5、U6)的控制信号无效;
(3)按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】按钮,给暂存器LT1送时钟,上升沿有效,把数据存在LT1中。
3)向数据暂存器LT2(U5、U6)中置数:
(1)设置数据输入电路的数据开关“D15……D0”为想要输入的数值;
(2)置LDR1=0:
数据暂存器LT1的控制信号无效;
置LDR2=1:
使数据暂存器LT2的控制信号有效。
(3)按一下脉冲源及时序电路的“单脉冲”按钮,给暂存器LT2送时钟,上升沿有效,把数据存在LT2中。
(4)置LDR1=0、LDR2=0,使数据暂存器LT1、LT2的控制信号无效。
4)检验两个数据暂存器LT1和LT2中的数据是否正确:
(1)置C-G=1,关闭数据输入电路的三态门,然后再置ALU-G=0,打开ALU的三态门;
(2)置“S3S2S1S0M”为“11111”,数据总线显示灯显示数据暂存器LT1中的数,表示往暂存器LT1置数正确;
(3)置“S3S2S1S0M”为“10101”,数据总线显示灯显示数据暂存器LT2中的数,表示往暂存器LT2置数正确。
3、验证74LS181的算术和逻辑功能:
LT1
M=0(算术运算)
M=1(逻辑运算)
1234H
5678H
F=
按实验步骤2往两个暂存器LT1和LT2分别存十六进制数“1234H”和“5678H”,在给定LT1=1234H、LT2=5678H的情况下,通过改变“S3S2S1S0MCn”的值来改变运算器的功能设置,通过数据总线指示灯显示来读出运算器的输出值F,填入上表中,参考表1-1的功能表,分析输出F值是否正确。
分别将“AR”开关拨至“1”和“0”的状态,观察进位指示灯“CY”的变化并分析原因。
八、实验报告要求:
1、实验记录:
所有的运算结果,故障现象及排除经过;
2、谈谈本次实验的收获及想法。
实验二移位运算实验
掌握移位控制的功能及工作原理
1.了解移位寄存器的功能及用FPGA的实现方法。
四、工作原理:
移位运算实验电路结构如图2-1所示:
图2-1移位运算器电路结构
功能由S1、S0、M控制,具体功能见表2-2:
表2-2
G-299
S1
S0
M
功能
×
↑
保持
1
循环右移
带进位循环右移
循环左移
带进位循环左移
置数(进位保持)
置数(进位清零)
置数(进位置1)
五、实验内容:
输入数据,利用移位寄存器进行移位操作。
六、实验步骤
Ⅰ、单片机键盘操作方式实验。
在进行单片机键盘控制实验时,必须把K4开关置于“OFF”状态,否则系统处于自锁状态,无法进行实验。
1、实验连线:
实验连线图如图2-3所示。
图2—3键盘方式接线图
连线时应按如下方法:
为了连线统一,对于横排座,应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上;
F4只用一个排线插头孔
在监控指示灯滚动显示【CLASSSELECt】时按【实验选择】键,显示【ES--__】输入02或2,按【确认】键,监控指示灯显示为【ES02】,表示准备进入实验二程序,也可按【取消】键来取消上一步操作,重新输入。
(2)再按【确认】键,进入实验二程序,显示为【E1E0--】,提示输入操作指令(参考表2-2,E1E0相当于G_299,二进制,“11”为关闭输出,“00”为允许输出),输入二进制数“11”,关闭输出,在输入过程中,可按【取消】键进行输入修改。
按【确认】键。
(3)监控指示灯显示【Lo=0】,可输入二进制数“0”或“1”,此处Lo相当于表2-2的M,默认为“0”,按【确认】键。
(4)监控指示灯显示【S0S1--】,提示输入移位控制指令(参考表2-2),输入二进制数“11”,对寄存器进行置数操作,按【确认】键。
(5)监控指示灯显示【DATA】,提示输入要移位的数据,输入十六进制数“0001”,按【确认】,显示【PULSE】,此时按【单步】,将数据存入移位寄存器,可对它进行移位操作。
(6)监控指示灯显示【ES02】,按【确认】键,进行移位操作,显示为【E1E0--】,提示输入操作指令(E1E0同上),输入二进制数“00”,允许输出,按【确认】键。
(7)监控指示灯显示【Lo=0】。
和前面一样,输入“0”,选择不带进位操作,按【确认】键。
监控指示灯显示【S0S1--】,提示输入移位控制指令(参考表2-2),输入二进制数“01”,表示对输入的数据进行循环右移,显示【PULSE】。
按【单步】键,则对十六进制数据“0001”执行一次右移操作。
数据总线指示灯显示“1000000000000000”,再按【单步】,数据总线指示灯显示“0100000000000000”,连续按【单步】,可以单步执行,按【全速】键,监控指示灯显示【Run】,则可连续执行移位操作。
观察数据总线显示灯的变化,判断结果是否正确。
(8)重新置入数据“FFFF”,进行带进位的循环右移,观察数据总线显示灯的变化,判断结果是
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- 计算机 组成 原理 实验 指导书