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T4信号为寄存器数据写入脉冲,上升沿有效。
在手动实验状态(即“L”状态)每按动一次【单步】命令键,产生一次T4信号。
图2-1 通用寄存器单元电路
表2-1 通用寄存器单元选通真值表
C
B
A
选择
1
R0-B
R1-B
R2-B
(三)移位寄存器实验
如下图(图3-1)所示,使用了一片74LS299作为移位发生器,其中8位输入/输出端以8芯扁平线连接形式和总线接口连接。
299-B信号控制其使能端(0有效),T4为时序节拍脉冲,实验时按【单步】命令键产生。
由S0、S1、M控制信号设置其运行状态,其控制特性如表3-1所示:
图3-1 带进位移位寄存器电原理图
299-B
S1
S0
M
功 能
任意
保持
循环右移
带进位循环右移
循环左移
带进位循环左移
装数
表3-1
说明:
令CBA=011时
表中299-B=0。
四、实验连线
图1-2 实验连线示意图
按图1-2所示,连接实验电路:
①总线接口连接:
用8芯扁平线连接图1-2中所有标明“
”或“
”图案的总线接口。
②控制线与时钟信号“
”连接:
用双头实验导线连接图1-2中所有标明“
”图案的插孔(注:
Dais-CMH的时钟信号已作内部连接)。
(2)通用寄存器实验
图2-2 实验连线示意图
按图2-2所示,连接实验电路:
用8芯扁平线连接图7-2-2中所有标明“
用双头实验导线连接图7-2-2中所有标明“
(三)移位寄存器实验
图3-2 实验连线示意图
按图3-2所示,连接实验电路:
用8芯扁平线连接图3-2中所有标明“
用双头实验导线连接图3-2中所有标明“
五、实验内容及步骤
1、算术运算实验
⑴写操作(置数操作)
拨动二进制数据开关向DR1和DR2寄存器置数,具体操作步骤如下:
注:
【单步】键的功能是启动时序电路产生T1~T4四拍单周期脉冲
⑵读操作(运算寄存器内容送总线)
首先关闭数据输入三态控制端(SW-B=0),存储器控制端CE保持为0,令LDDR1=0、LDDR2=0,然后打开ALU输出三态门(CBA=010),置M、S0、S1、S2、S3为11111,再按【单步】键,数据总线单元显示DR1的内容,若把M、S0、S1、S2、S3置为10101,再按【单步】键,数据总线单元显示DR2的内容。
⑶算术运算(不带进位加)
置CBA=010,CN、M、S0、S1、S2、S3状态为101001,按【单步】键,此时数据总线单元应显示00001100(0CH)。
2、进位控制实验
进位控制运算器的实验原理如实验四图7-4-1所示,其中181的进位位进入74LS74锁存器D端,该端的状态锁存受AR和T4信号控制,其中AR为进位位允许信号,高电平有效;
T4为时序脉冲信号,当AR=1时在T4节拍将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中,实现带进位控制实验。
⑴进位位清零操作
在“L”状态下,按动【复位】按钮,进位标志灯CY“灭”,实现对进位位的清零操作。
(当进位标志灯“亮”时,表示CY=1)
⑵用二进制数据开关向DR1和DR2寄存器置数
首先关闭ALU输出三态门(CBA=000)、CE=0,开启输入三态门(SW-B=1),设置数据开关,向DR1存入01010101(55H),向DR2存入10101010(AAH)。
操作步骤如下:
⑶验证带进位运算的进位锁存功能
关闭数据输入三态门(SW-B=0)、CE=0,使CBA=010,AR=1,置CN、M、S0、S1、S2、S3的状态为101001,按【单步】键,此时数据总线单元显示的数据为DR1加DR2,若进位标志灯CY“亮”,表示有进位;
反之无进位。
3、逻辑运算实验
⑶逻辑或非运算
逻辑或非运算的方法是置CBA=010,M、S0、S1、S2、S3状态为11000,按【单步】键,此时数据总线单元应显示00011000(18H)。
1、通用寄存器的写入
拨动二进制数据开关向R0和R1寄存器置数,具体操作步骤如下:
2、通用寄存器的读出
关闭数据输入三态(SW-B=0),存储器控制端CE=0,令LDR0=0、LDR1=0、LDR2=0,分别打开通用寄存器R0、R1、R2输出控制位,置CBA=100时,按【单步】键,数据总线单元显示R0中的数据01H;
置CBA=101时,按【单步】键。
数据总线单元显示R1中的数据80H;
置CBA=110时,按【单步】键,数据总线单元显示R2中的数据(随机)。
1、移位寄存器置数
首先置CBA=000,然后按下面所列流程图操作:
2、寄存器移位
首先置CBA=011(299-B=0)、SW-B=0、CE=0,然后参照表3-1改变S0、S1、M的状态,按动【单步】命令键观察移位结果。
3、移位结果的寄存
把移位寄存器移位后的内容寄存到通用寄存器(以R0为例),首先按图3-2所示连接实验电路。
在移位操作后保持CBA=011(即299-B=0)、置S0=0、S1=0,令LDR0=1,再按动【单步】命令键即可完成移位结果保存到通用寄存器R0的操作。
4、移位结果的读出
置CBA=100、SW-B=0、CE=0,按【单步】键,数据总线单元显示R0寄存器的内容,该内容应与移位寄存器的内容一致。
六、实验结果分析
验证74LS181的算术逻辑运算功能。
1、在给定DR1=65、DR2=A7的情况下,改变运算器的功能设置,按【单步】键,观察运算器的输出,填入下页表格1中,并和理论分析进行比较、验证。
2、另外再用自己和同伴的学号后两位来计算,即DR1、DR2分别为你们的学号,改变运算器的功能设置,按【单步】键,观察运算器的输出,填入下页表格2中,并和理论分析进行比较、验证。
DR1
DR2
S3S2S1S0
M=0(算术运算)
M=1
(逻辑运算)
CN=1
无进位
CN=0
有进位
65
A7
0000
F=(65)
F=(66)
F=(9A)
0001
F=(E7)
F=(E8)
F=(18)
0010
F=(7D)
F=(7E)
F=(82)
0011
F=(FF)
F=(00)
F=(00)
0100
F=(A5)
F=(A6)
F=(DA)
0101
F=(27)
F=(28)
F=(58)
0110
F=(BD)
F=(BE)
F=(C2)
0111
F=(3F)
F=(40)
1000
F=(8A)
F=(8B)
F=(BF)
1001
F=(0C)
F=(0D)
F=(3D)
1010
F=(A2)
F=(A3)
F=(A7)
1011
F=(24)
F=(25)
1100
F=(CA)
F=(CB)
F=(01)
1101
F=(4C)
F=(4D)
1110
F=(E2)
F=(E3)
1111
F=(64)
表格1
24
41
F=(24)
F=(25)
F=(DB)
F=(65)
F=(66)
F=(9A)
F=(BE)
F=(BF)
F=(41)
F=(0)
F=
(1)
F=(0)
F=(0)
F=
(1)
F=(FF)
F=(41)
F=(42)
F=(DE)
F=(-64)
F=(-63)
F=(23)
F=(DB)
F=(41)
F=(61)
F=(BE)
F=(BF)
F=(-1)
F=(24)
F=(25)
F=
(1)
F=(9A)
F=(9B)
F=(23)
表格2
附:
74LS181逻辑
方式
逻辑运算
M=0算术运算
CN=1(无进位)
CN=0(有进位)
F=/A
F=A
F=A加1
F=/(A+B)
F=A+B
F=(A+B)加1
F=/AB
F=A+/B
F=(A+/B)加1
F=0
F=减1(2的补)
F=/(AB)
F=A加A/B
F=A加A/B加1
F=/B
F=(A+B)加A/B
F=(A+B)加A/B加1
F=/(A⊕B)
F=A减B减1
F=A减B
F=A/B
F=A/B减1
F=/A+B
F=A加AB
F=A加AB加1
F=A⊕B
F=A加B
F=A加B加1
F=B
F=(A+B)加AB
F=(A+/B)加AB加1
F=AB
F=AB减1
F=1
F=A加A
F=A加A加1
F=(A+B)加A
F=(A+B)加A加1
F=(A+/B)加A
F=(A+/B)加A加1
F=A减1
①表中“+”表示逻辑或,“⊕”表示逻辑异或,“/”表示逻辑非,“AB”表示逻辑与。
②加法运算时,CY=1表示运算结果有进位,CY=0表示运算结果无进位;
减法运算时,CY=1表示运算结果无借位,CY=0表示运算结果有借位。
在实验中我们完全按照试验的步骤来进行试验,得到以上表格一和表格二的内容,与理论值相比较完全相同,说明运算器具有逻辑运算和算术运算的功能。
用通用寄存器计算算自己和同伴的学号后两位的和;
R0
R1
R2
(3)
通过二进制数据开关向R0和R1置数,打开它们的输出控制符,使它输出他所寄存的内容。
也可以用键盘向R0,R1写入数字,然后把寄存器调到5号寄存器,再写入加法控制字28,返回到H待令状态再运算,即可显示R2的值,即R1R0的和,通过实验验证,其结果与理论值一样。
根据实验步骤,使用给定的65和A7即自己和同伴的学号后两位来验证移位寄存器的功能,并分析。
CY
01100101
10110010(B2)
01011001(59)
01100100(64)
10100111
11010011(D3)
01101001(69)
11010010(D2)
10100101(A5)
00100100
00010010(12)
00001001(09)
00100100(24)
01000001
10100000(A0)
01000001
01010000(50)
01000000(40)
移位寄存器可以实现移位计算,在我们计算两个数的加减的时候如果发生溢出现象我们可以用它来移位纠正,在实验中我们可以通过S0,S1和M等控制信号来控制它的运行状态,然后将移位的结果寄存到通用寄存器中,通过通用寄存器显示出来,经过实验,我们的到如上四个表所示的数据,且以上数据和通用寄存器所显示的值完全吻合,说明移位寄存器完全有移位移位运算的功能。
综合以上三个实验来说,我们了解到运算器和通用寄存器、移位寄存器的基本功能,可以把运算器和通用寄存器及移位寄存器一起来运用。
比如把运算结果或者是移位结果寄存到通用寄存器中。
对我们加深对硬件的了解带来了帮助。
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- 算计 组成 原理 实验