实验一：算术逻辑单元实验
一、实验目的
掌握简单运算器的数据传输方式
掌握 74LS181 的功能和应用
二、实验内容
不带进位位逻辑或运算实验
不带进位位加法运算实验
三、实验步骤和结果
实验一：不带进位位逻辑或运算实验
把 ALU-IN（8 芯的盒型插座）与右板上的二进制开关单元中 J01 插座相连(对应 二进制开关 H16~H23)，把 ALU-OUT（8 芯的盒型插座与数据总线上的 DJ2相连。
把 D1CK 和 D2CK 用连线连到脉冲单元的 PLS1 上，把 EDR1、EDR2、ALU-O、 S0 、S1 、S2 、S3 、CN、M 接入二进制开关（请按下表接线）。
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*控制信号* | *接入开关位号* |  |
|---|---|---|---|
| *D1**CK* | *PLS**1* *孔* | ||
| *D2**CK* | *PLS**1* *孔* | ||
| *EDR**1* | *H8* *孔* | ||
| *EDR**2* | *H7* *孔* | ||
| *ALU**-O* | *H6* *孔* | ||
| *CN* | *H5* *孔* | ||
| *M* | *H4* *孔* | ||
| *S3* | *H3* *孔* | ||
| *S2* | *H2* *孔* | ||
| *S1* | *H1* *孔* | ||
 |
*S0* | *H0* *孔* |  |
接线如图 1 所示：
图 1 实验所给的接线图
● 按启停单元中的运行按钮，使实验平台处于运行状态。
● 二进制开关 H16~H23 作为数据输入，置 33H（对应开关如下表）。
| H23 | H22 | H21 | H20 | H19 | H18 | H17 | H16 | 数据总线值 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 8 位数据 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 33H |
置各控制信号如下：
| H8 | H7 | H6 | H5 | H4 | H3 | H2 | H1 | H0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EDR1 | EDR2 | ALU-O | CN | M | S3 | S2 | S1 | S0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
● 按脉冲单元中的 PLS1 脉冲按键，在 D1CK 上产生一个上升沿，把 33H 打入 DR1 数据锁存器，通过逻辑笔或示波器来测量确定 DR1 寄存器（74LS374）的输 出端，检验数据是否进入 DR1 中。置 S3 、S2 、S1 、S0 、M 为 11101 时，总线指 示灯显示 DRl 中的数，而置成 10010 时总线指示灯显示 DR2 中的数。实验结果 如图 2 所示：
 |
图 2 指示灯显示十六进制的数字
● 二进制开关 H16~H23 作为数据输入，置 55H（对应开关如下表）。
| H23 | H22 | H21 | H20 | H19 | H18 | H17 | H16 | 数据总线值 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 8 位数据 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 55H |
置各控制信号如下：
| H8 | H7 | H6 | H5 | H4 | H3 | H2 | H1 | H0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EDR1 | EDR2 | ALU-O | CN | M | S3 | S2 | S1 | S0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
● 按脉冲单元中的 PLS1 脉冲按键，在 D2CK 上产生一个上升沿的脉冲，把 55H 打入 DR2 数据锁存器。
● 经过 74LS181 的计算，把运算结果（F=A 或 B）输出到数据总线上，数据总 线上的 LED 显示灯 IDB0~IDB7 应该显示为 77H 。实验结果如图 3 所示：
图 3 左下角显示数字为77H
*实验二：不带进位位加法运算实验*
● 二进制开关 H16~H23 作为数据输入，置 33H（对应开关如下表）。
| H23 | H22 | H21 | H20 | H19 | H18 | H17 | H16 | 数据总线值 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 8 位数据 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 33H |
置各控制信号如下：
| H8 | H7 | H6 | H5 | H4 | H3 | H2 | H1 | H0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EDR1 | EDR2 | ALU-O | CN | M | S3 | S2 | S1 | S0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
● 按脉冲单元中的 PLS1 脉冲按键，在 D1CK 上产生一个上升沿，把 33H 打入 DR1 数据锁存器，通过逻辑笔或示波器来测量确定 DR1 寄存器（74LS374）的输 出端，检验数据是否进入 DR1 中。置 S3 、S2 、S1 、S0 、M 为 11101 时，总线指 示灯显示 DRl 中的数，而置成 10010 时总线指示灯显示 DR2 中的数。实验结果如图 4 所示
图4 总线指示灯显示十六进制数
● 二进制开关 H16~H23 作为数据输入，置 55H（对应开关如下表）。
| H23 | H22 | H21 | H20 | H19 | H18 | H17 | H16 | 数据总线值 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 8 位数据 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 55H |
置各控制信号如下：
| H8 | H7 | H6 | H5 | H4 | H3 | H2 | H1 | H0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EDR1 | EDR2 | ALU-O | CN | M | S3 | S2 | S1 | S0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
● 按脉冲单元中的 PLS1 脉冲按键，在 D2CK 上产生一个上升沿，把 55H 打入 DR2 数据锁存器。
● 经过 74LS181 的计算，把运算结果(F=A 加 B)输出到数据总线上，数据总线上 的 LED 显示灯 IDB0~IDB7 应该显示为 88H 。实验结果如图 5 所示：
图 5 实验结果 4
四、实验思考
验证 74LS181 的算术运算和逻辑运算，在保持 DR1=65H 、DR2=A7H 时，改变 运算器的功能设置，观察运算器的输出，填写以下表格来进行分析和比较。
| DR1 | DR2 | S3 | S2 | S1 | S0 | M=0 （算术运算） | M=1逻辑运算 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CN=1 | CN=0 | |||||||
| 65 | A7 | 0 | 0 | 0 | 0 | F=65 | F=66 | F=9A |
| 65 | A7 | 0 | 0 | 0 | 1 | F=E7 | F=E8 | F=18 |
| 65 | A7 | 0 | 0 | 1 | 0 | F=7D | F=7E | F=82 |
| 65 | A7 | 0 | 0 | 1 | 1 | F=FF | F=00 | F=00 |
| 65 | A7 | 0 | 1 | 0 | 0 | F=A5 | F=A6 | F=DA |
| 65 | A7 | 0 | 1 | 0 | 1 | F=27 | F=28 | F=58 |
| 65 | A7 | 0 | 1 | 1 | 0 | F=BD | F=BE | F=C2 |
| 65 | A7 | 0 | 1 | 1 | 1 | F=3F | F=40 | F=3E |
| 65 | A7 | 1 | 0 | 0 | 0 | F=8A | F=8B | F=BF |
| 65 | A7 | 1 | 0 | 0 | 1 | F=0C | F=0D | F=3D |
| 65 | A7 | 1 | 0 | 1 | 0 | F=A2 | F=A3 | F=A7 |
| 65 | A7 | 1 | 0 | 1 | 1 | F=24 | F=25 | F=25 |
| 65 | A7 | 1 | 1 | 0 | 0 | F=CA | F=CB | F=01 |
| 65 | A7 | 1 | 1 | 0 | 1 | F=4C | F=4D | F=7D |
| 65 | A7 | 1 | 1 | 1 | 0 | F=E2 | F=E3 | F=E7 |
| 65 | A7 | 1 | 1 | 1 | 1 | F=64 | F=65 | F=65 |
五、实验总结
通过本次实验，我不仅熟悉了74LS181的基本操作，还深入理解了算术逻辑单元的工作机制。这些经验为我今后的数字电路学习奠定了坚实的基础。展望未来，我希望能够进一步研究更复杂的运算器和数字系统，比如多位加法器和更高阶的算术逻辑单元，以扩展我的知识范围和实践能力。同时，我期待在后续的学习中，将所学的理论知识应用于实际电路设计中，提升自己的综合素质和实践技能。此外，我还希望能参与更多的项目和实验，以便更好地理解数字电路的实际应用，增强解决实际问题的能力。这次实验让我意识到理论与实践结合的重要性，未来我将更加努力，争取在数字电路领域取得更大的进步。