Потехин / Арифметическое логическое устройство

3

Федеральное агентство по образованию РФ

Томский государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники

(ТУСУР)

Кафедра телевидения и управления

(ТУ)

Отчет по лабораторной работе №1

«Арифметическо-логическое устройство»

Выполнили:

студенки гр.156

________Монахова М.В.

_________Козлова С.М.

«__»__________2008г.

Проверил:

_________Потехин В.А.

«__»__________2008г.

Томск 2008 г.

Цель работы: Ознакомление с принципами работы арифметическо-логического устройства (АЛУ) реализованного на микросхеме 74181 (аналог К555ИПЗ).

1.Описание установки

АЛУ- это сложная комбинационная схема (рисунок 1), предназначенная для выполнения арифметических и логических операций над четырехразрядными кодами чисел, причем, операции производятся над одноименными разрядами. Для увеличения разрядности чисел, например, до восьми необходимо использовать два таких устройства. При этом сигнал переноса на выходе Сn+N, младших четырех разрядов должен поступить на вход Сn старших четырех разрядов. Такое соединение позволит увеличить разрядность обрабатываем чисел до 4N, где N-целое положительное число.

На входы А0…А3 АЛУ подается четырехразрядный код числа А, на входы В0…В3- код числа В.

Двоичным кодом, поданным на входы S0…S3 АЛУ, задается код одной из 16 операции обработки операндов А и В. Если на управляющем входе М при этом установлен уровень логической единицы, то в АЛУ выполняется логическая операция, а если М=0, то арифметическая.

При выполнении логических операций (М=1) внутри АЛУ разрываются цепи межразрядных связей.

При выполнении арифметических операций (М=0) эти цепи включаются и, кроме того, учитывается значение сигнала на входе переноса Сn=0, то считается, что перенос есть, а если Сn=1, то переноса нет. В таблице 1 приведен список операций, выполняемых в АЛУ. Результат операций над операндами появляется на выходах F0…F3.

АЛУ имеет выход, который означен- А=В. Высокий логический сигнал образуется если F0=F1=F2=F3=1. Этот выход выполнен на схеме с открытым коллектором.

Выходы P и G используются при построении АЛУ, обрабатывающих числа с разрядностью больше четырех.

Рисунок 1 –Схема АЛУ

.

Таблица 1- Операции выполняемые АЛУ

№ 1 операции	Код операции (выбор функции)	Логические операции (М=1)	Арифметические операции (М=0)
	S3 S2 S1 S0		Cn=l (без переноса)	Cn =0 (с переносом)
1	0 0 0 0		А		A+1
2	0 0 0 1
3	0 0 1 0
4	0 0 1 1	0	-1		0
5	0 1 0 0		A+		A++1
б	0 1 0 1				+1
7	0 1 1 0		A-B-1		A-B
8	0 1 1 1
9	1 0 0 0				+1
10	1 0 0 1		A+B		A+B+1
11	1 0 1 0	В			+1
12	1 0 1 1
13	1 1 0 0	1	A+A		A+A+1
14	1 1 0 1				+1
15	1 1 1 0				+1
16	1 1 1 1	А	А-1		A

2. Ход работы

Заданы два числа: А=0111₂=7₁₀

В=0110₂=6₁₀

С помощь тумблера мы должны задавать эти числа, при это должна загораться лампа соответствующая тумблеру, для этого необходимо спаять определенные входы и выходы.

С помощью рисунка 1 мы определяем, какую ножку надо задействовать на АЛУ.

Для наглядности составим схему спайки (таблица 2.1).

Распределим лампочки:

Вход А Вход В

A₃ A₂ A₁ A₀ B₃ B₂ B₁ B₀

Вход С Вход D

S₃ S₂ S₁ S₀ M C CD

Распределим тумблера:

E

A₃ A₂ A₁ A₀ B₃ B₂ B₁ B₀

F

S₃ S₂ S₁ S₀ M C

Таблица 2.1-Схема спайки.

схема			тумблер				лампочка
значение	ножка		номер		ножка		номер		ножка
+5	27		+5		I47		-		-
0	2		0		J47		-		-
	15		F3		J12		C2		I12
А0	25		E5		J38		A4		I24
В0	23		E1		J46		A0		I32
А1	31		E6		J36		A5		I22
В1	26		E2		J44		A1		I30
А2	33		E7		I41		A6		I20
В2	34		E3		J42		A2		I28
А3	35		E8		I29		A7		I18
В3	36		E4		J40		A3		I26
S0	22		F5		J8		C4		I8
S1	17		F6		J6		C5		I6
S2	19		F7		J4		C6		I4
S3	21		F8		J2		C7		I7
M	20		F4		J10		C3		I10
A=B	40		-		-		D5		J24
Cn+1	38		-		-		D4		J26
F3	45		-		-		D3		J28
F2	16		-		-		D2		J30
F1	18		-		-		D1		J32
F0	11	-		-		D0		J34
Контр.СД	-	-		-		C1		I14

Контр. СД- контрольный светодиод (с помощью него проверяется правильность спайки).

Число А зададим с помощью тумблеров Е₅, Е₆, Е₇, Е₈, число В-Е_1, Е₂, Е₃, Е₄. Переберем все возможные 16 кодов операций S₀S₁S₂S₃ при помощи тумблеров F₅, F₆,F₇,F₈. Результаты занесем в таблицу 3.1.

Например для А₀: На J₃₈ припаеваем двойной провод, затем один из них на I₂₄, а второй на 25 ножку схемы. Для В₀- двойной провод на J₄₆ от него один на I₃₂, второй на 23 ножку. Аналогично делаем с А₀ до М. Например для А=В: Один конец провода припаеваем на J₂₄ , а второй на 40 ножку схемы. Для С_n+1: Один конец провода припаеваем на J₂₆ , второй на 38 ножку схемы. Аналогично делаем с А=В до контрольного светодиода.

3.Результаты работы

Таблица 3.1- Результаты работы

№ оп.	Код Оп.	Логические операции М=1						Арифметические операции Сi=1						Арифметические операции Сi=0
		А=В	Cn+4	F3	F2	F1	F0	А=В	Cn+4	F3	F2	F1	F0	А=В	Cn+4	F3	F2	F1	F0
1	0000	0	1	1	0	0	0	0	1	0	1	1	1	0	1	1	0	0	0
2	0001	0	1	1	0	0	0	0	1	0	1	1	1	0	1	1	0	0	0
3	0010	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0
4	0011	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0
5	0100	0	1	1	0	0	1	0	1	1	0	0	0	0	1	1	0	0	1
6	0101	0	1	1	0	0	1	0	1	1	0	0	0	0	1	1	0	0	1
7	0110	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
8	0111	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
9	1000	0	1	1	1	1	0	0	1	1	1	0	1	0	1	1	1	1	0
10	1001	0	1	1	1	1	0	0	1	1	1	0	1	0	1	1	1	1	0
11	1010	0	0	0	1	1	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0	1	1	0
12	1011	0	0	0	1	1	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0	1	1	0
13	1100	1	1	1	1	1	1	0	1	1	1	1	0	1	1	1	1	1	1
14	1101	1	1	1	1	1	1	0	1	1	1	1	0	1	1	1	1	1	1
15	1110	0	0	0	1	1	1	0	0	0	1	1	0	0	0	0	1	1	1
16	1111	0	0	0	1	1	1	0	0	0	1	1	0	0	0	0	1	1	1