2025年数字逻辑应用设计--运算器实验

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一、任务说明

1.主要任务

运算器实验

2.目的与意义

基本要求

熟悉proteus仿真系统；
设计并验证4位算数逻辑单元的功能。

扩展要求

实现ALU输入输出锁存
实现8位算数逻辑运算单元

思考内容

思考单总线，双总线和三总线结构在设计上的异同。

二、设计思路

1.电路功能分析

主要器件：74LS283、DIPSWC、RESPACK、7SEG-BCD、若干条线；

要实现4位算数逻辑功能，得需要两个四位二进制的数，因此，需要一个74LS285来实现，需要一个控制开关来实现我们数字的变化，所以需要一个控制开关DIPSWC器件，当有一个开关后，在实际生活中需要一个电阻来防止电脑过载导致短路的现象，所以需要一个RESPACK来接到电路中，当接到电路中的时候需要一个激励源来将电路带动起来，所以需要一个POWER，当输出的时候为了，可以清楚的知道我们输入的数字以及输出的结果，我们需要7SEG-BCD来实现对这个数字的显示；这里的进位位为1；这是实现加法运算的话就可以；但是，如果想要实现减法运算就不是如此简单，就需要用到反码，需要用到的器件NOT，在进行减法计算的时候，我们仍然用加法的思想来进行设计，一个数减另一个数，用计算机组成原理的思想是一个数加另一个数的补码，这样就可以实现对减法计算；当进行减法计算的时候，CO进位位为0，与加法计算器的方法不一样；前面两个计算器就是单纯的实现两个数字的加法和减法，为了实现4位算数逻辑单元的功能，研究真值表之后，我们需要用到的器件为：74LS181，控制开关DIPSWC、RESPACK、7SEG-BCD；可以从真值表中看出来当M为1时，是进行逻辑运算；当M为0时，进行算术运算（CN=1无进位，CN=0，有进位），

2.电路状态分析

加法运算器：当你按动开关的时候，你可以将两个数字转化为二进制数来进行加法运算，所以，A为一个加数，B为一个加数，在进行加法时，你需要控制开关来控制你输入的数字；然后显示在屏幕上结果，在这里进位位为1；

加法运算器：你需要输入一个减数和一个被减数，操作过程和加法一样，在这里进位位为0；

逻辑运算：你需要根据真值表来进行运算，但你进行逻辑运算的时候，你需要将M调到1，当你进行算术运算时，你就需要将M调到0；在进行算术运算的时候，你又需要分为有进位和无进位位；

三、具体实现

1.整体设计

实验电路总共有三个模块：输入模块、运算模块和显示模块。输入模块主要由八个开关组成，主要以八位二进制的形式实现不同的数据输入；显示模块主要由三个数码管构成，主要负责以十六进制的形式显示两个输入的数据和一个运算输出；运算模块主要由一块74LS181N芯片组成，主要实现两个四位二进制数的算术运算和逻辑运算，并将结果输出

2.功能模块1设计及电路图

设计：加法运算器的实现

用一个74LS283芯片实现四位二进制的加法运算，C0为进位位，用一个DIPSWC来作为一个开关，分别控制8个信号，拨到OFF为关断，反之就是接通；在这个器件中9要接地，在这里用了一个RESPACK是并排电阻，1端为公共端接VCC或者地，其他接口就可以看自己的操作；通过7SEG-BCD来输出自己要验证的结果；主要器件：74LS283、DIPSWC、RESPACK、7SEG-BCD、若干条线；

电路图为：

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