цимпу / Практика / content / Пособия / Лаб. практикум, часть I, лаб. работы № 1...6 (ЦиМПУ)_ДФО

Таблица 13 – Результаты контроля работы сумматора К155ИМ3

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1 Наименование и цели работы.

2 Результаты выполнения домашнего задания по п. 2.

3 Принципиальные электрические схемы исследования (рисунки

10…12).

4 Таблицы истинности с результатами контроля КЦУ (таблицы

11…13).

5 Краткие выводы по результатам контроля КЦУ.

6 Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1 Поясните назначение регистра и дешифратора на рисунке 11.

2 Поясните, как подается единица переноса на вход P0 микросхемы К155ИМ3 (рисунок 12) и как определяется наличие переноса на выходе P?

41

3 Поясните, как на основе микросхемы ЭКР1564ИМ6 (IN74HC283AN) построить 8-разрядный двоичный сумматор? Начертите схему и проверьте правильность ее функционирования для слага-

емых A = 27(16) и B = 58(16). УГО заданной микросхемы приведено в приложении В.

Требования к знаниям и умениям студентов

В результате выполнения работы студент должен знать:

–назначение, УГО и принцип работы типовых КЦУ на микросхемах;

–логические функции, описывающие работу КЦУ.

Должен уметь читать и составлять принципиальные электрические схемы КЦУ на микросхемах, осуществлять их контроль и диагностику.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА

Цель работы

1 Изучить назначение, принцип построения и работы арифмети-

ко-логического устройства (АЛУ) на микросхеме К155ИП3.

2 Сформировать практические навыки и начальные умения контролировать работу АЛУ по элементам индикации.

Домашнее задание

1 Изучить по методическим указаниям к лабораторной работе АЛУ К155ИП3. Зарисовать в отчет УГО, цоколевку и таблицу функций АЛУ при высоких активных уровнях.

2 Подсчитать ожидаемый результат операций, указанных в таблице 15, для заданных в таблице 14 операндов A и B. Примеры расчетов приведены в методических указаниях к лабораторной работе. Результаты расчета ожидаемых результатов записать в таблицу 15.

42

Таблица 14 – Значения операндов A и B (P = 16)

Примечание – Номер варианта определяется номером рабочего места в лаборатории.

3 Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля.

Вопросы для самоконтроля

1 Укажите назначение выводов микросхемы АЛУ К155ИП3.

2 Поясните, как в микросхеме АЛУ К155ИП3 выбирается функция устройства?

3 Поясните, как определить ожидаемый результат при выполнении арифметических и логических операций?

Приборы и оборудование

1Универсальный стенд ОАВТ.

2Сменная плата П6.

3Технологическая карта VI-1.

Порядок выполнения работы

1 Проверка подготовки студентов к занятию по вопросам самоконтроля в виде фронтального или программированного опроса.

2 Исследовать работу АЛУ при выполнении некоторых арифметических и логических операций, указанных в таблице 15.

43

Таблица 15 – Результаты выполнения арифметических и логических

операций в АЛУ для операндов A = E(16) и B = 1(16) (указывать значения операндов A и B и результаты расчетов для заданного варианта)

2.1Вставить в разъем в стенде сменную плату П6. Наложить на переднюю панель технологическую карту VI-1 (рисунок 13). Включить питание стенда.

2.2Записать в регистр D7 код операции. Код операции набирать

спомощью счетчика D1, нажимая необходимое число раз кнопку SB1. Контроль кода операции осуществлять по индикатору HG1. Адрес регистра D7 010 набрать тумблерами SA3…SA1. Записать код операции в регистр D7, нажав кнопку SB3. Контроль записи кода операции осуществляется по свечению светодиода HL3.

2.3Записать в регистр D5 операнд A (на технологической карте VI-1 обозначен K). Операнд набрать с помощью кнопки SB1. Контроль по индикатору HG1. Адрес регистра операнда A D5 – 000 набрать тумблерами SA3…SA1 и, нажав кнопку SB3, переписать операнд A в регистр D5. Контроль – по свечению светодиода HL1.

2.4Записать в регистр D6 операнд B. Операнд набрать с помощью кнопки SB1. Контроль по индикатору HG1. Адрес регистр операнда B 001 набрать тумблерами SA3…SA1 и, нажав кнопку SB3, переписать операнд B в регистр D6. Контроль по свечению светодиода

HL2.

44

2.5Установить уровни сигналов на входах M и P0 тумблерами SA4 и SA5 соответственно.

2.6Записать результат операции в регистр-аккумулятор на основе счетчика с параллельной загрузкой D10. Для этого адрес регистра аккумулятора 101 набрать тумблерами SA3…SA1 и, нажав кнопку SB3, переписать результат выполненной операции над операндами A и B с выхода АЛУ в регистр-аккумулятор D10. Контроль по свечению светодиода HL5.

2.7Записать полученный результат операции в таблицу 15. Результат операции считывается в шестнадцатеричной системе счисления с индикатора HG1, сигнал переноса в старший разряд (только для арифметических операций) со светодиода HL6. Полученный результат должен совпадать с ожидаемым.

Повторить указания для всех операций, указанных в таблице 15, причем запись операндов A и B повторять не нужно.

3 Выключить питание стенда после проверки преподавателем результатов контроля.

4 Ответить на контрольные вопросы.

5 Оформить отчет и сдать зачет.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1 Наименование и цель лабораторной работы.

2 Условное графическое обозначение микросхемы АЛУ К155ИП3 (рисунок 14) и назначение выводов.

3Таблицу функций АЛУ для высоких активных уровней (таблица 16).

4Расчеты ожидаемых результатов.

5Принципиальную электрическую схему исследования АЛУ (рисунок 13).

6Таблицу с результатами контроля работы АЛУ (таблица 15).

7Краткие выводы по результатам контроля АЛУ.

8Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1 Укажите назначение регистров D5, D6 и D7, дешифратора D1 и счетчика D10 на рисунке 13.

2 Поясните назначение кнопок SB1, SB3 на рисунке 13.

46

3 Поясните, как и куда переписывается из АЛУ результат операции (рисунок 13)?

4 Поясните, какие операции выполняются и в какой последовательности для функции F (A B) AB 1?

Требования к знаниям и умениям студентов

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны знать назначение, УГО и принцип работы АЛУ на микросхеме К155ИП3.

Должны уметь производить расчет ожидаемых результатов, а также контролировать работу АЛУ по элементам индикации.

Методические указания

Арифметико-логические устройства АЛУ (ALU, Arithmetic-Logic Unit) выполняют над словами ряд действий. Основой АЛУ служит сумматор, схема которого дополнена логикой, расширяющей функциональные возможности АЛУ и обеспечивающей его перестройку с одной операции на другую.

Обычно АЛУ четырехразрядны и для наращивания разрядности объединяются с формированием последовательных или параллельных переносов. Логические возможности АЛУ различных схемотехнических типов (ТТЛШ, КМОП) сходны.

АЛУ (рисунок 14) имеет входы операндов A и B, входы выбора

операций S, вход переноса Cn и вход M (Mode), сигнал которого задает тип выполняемых операций: логические (M = 1) или арифметикологические (M = 0). Результат операции вырабатывается на выходах F. Выходы G и P выдают функции генерации и распространения переноса соответственно, используемые при наращивании разрядности АЛУ.

Сигнал Cn 4 – выходной перенос, а выход A = B – выход сравнения на равенство операндов A и B.

47

Рисунок 14 – Условное графическое обозначение и цоколевка микросхемы К155ИП3 для высоких активных уровней

Перечень выполняемых АЛУ операций указан в таблице 16. Логические операции выполняются поразрядно, т.е. при отсут-

ствии переносов между разрядами. При арифметических операциях учитываются межразрядные переносы.

16 логических операций позволяют воспроизводить все функции двух аргументов. В арифметико-логических операциях встречаются логические и арифметические операции одновременно. Например, за-

пись типа (A B) A B следует понимать так: вначале поразрядно выполняются операции инвертирования (B) , логического сложения

(A B) и логического умножения (A B) , а затем полученные два четырехразрядные числа складываются арифметически.

48

Таблица 16 – Выбор функций АЛУ К155ИП3 при высоких активных уровнях

Рассмотрим примеры расчета ожидаемого результата для операн-

дов A = E(16) и B = 1(16).

49

50