文檔介紹：

實驗一運算器組成實驗

實驗目的

熟悉Logisim軟件平臺。

掌握運算器基本工作原理

掌握運算溢出檢測的原理和實現方法;

理解有符號數和無符號數運算的區別;

理解基于補碼的加/減運算實現原理;

熟悉運算器的數據傳輸通路。

實驗環境

Logisim是一款數字電路模擬的教育軟件,每一位用戶都可以通過它來學****如何創建邏輯電路,方便簡單。它是一款基于Java的應用程序,可運行在任何支持JAVA環境的平臺,方便學生來學****設計和模仿數字邏輯電路。Logisim中的主要組成部分之一就在于設計并以圖示來顯示CPU。當然Logisim中還有其他多種組合分析模型來對你進行幫助,如轉換電路,表達式,布爾型和真值表等等。同時還可以重新利用小規模的電路來作為大型電路的一部分。

isim/docs.html

實驗內容

Logism實驗

學****使用Logism工具欄上的功能

學會使用子電路,并能將子電路放到main電路中使用

學****使用時鐘,并能使用時鐘單步或自動運行

學會使用分線器,理解線寬的概念

學會使用隧道,學****使用探測器,了解logisim數據監測方法。

熟悉按鍵、LED,數碼管等基本輸出設備

注(此部分要求可在作中學,相應部分在后續實驗中均有要求,簡單熟悉平臺后可直接跳越到實驗2)

74LS181試驗

構建8位運算器。在logisim平臺中利用現有的74LS181子電路,構建一個8位運算器,可支持有符號數無符號數加減運算的溢出檢測(請仔細思考其對應邏輯),相應邏輯電路的生成可以手工繪制

,也可以用logisim中分析電路功能,采用表達式或者真值表自動生成電路,請注意學****相應功能。

8位運算器封裝實驗。將第一步實現的8位運算器電路,封裝成子電路,該子電路封裝基本抽象如下:

X,Y,Z,S均應封裝成單一引腳,需要細分時請用數據分線器,封裝時各引腳以及電路必須用文字標注。

運算符功能

S3-S0

十進制

運算

0000

0

加法

0001

1

減法

0010

2

與

0011

3

或

S3-S0與74181電路運算符并不對應,請用logisim的分析電路功能生成相應邏輯實現(操作符對應部分選作,也可直接使用74181的定義,此部分實現額外加分)。

封裝好電路后,在主電路中測試自己的封裝。X,Y,Z,S的值均需通過隧道,和探測器在主電路最上面一行用10進制方式顯示,便于檢查。

學生掌握技能

74181電路使用

無符號數加法溢出檢測

無符號數減法溢出檢測

有符號數加法、減法溢出檢測

熟悉logisim 基本部件使用

掌握logisim的子電路的使用封裝方法

掌握隧道和探測器使用方法

掌握分線器的使用方法

掌握部件標注的方法

掌握利用邏輯表達式、真值表自動生成電路的方法

運算通路實驗。利用上述步驟封裝的8位運算器子電路,以及寄存器模塊,構建一個可自動計算等差數列求和的運算器電路,(不允許使用其他功能模塊,運算由時鐘驅動,每一個時鐘完成一次加法),可設置等差數列初始值以及等差值。(求和的值利用16位進制數碼管輸出顯示) (擴展部分,可加分)

如設置初始值為1,等差值為1,應該能自動完成1+2+3+4+5+6+7+8

如設置初始值為0,等

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