”前面的文章介绍逻辑算术运算芯片(sn74181)实现4位的逻辑和算术运算,用两个芯片级连实现8位运算。目标是逐步实现一个简单的8位cpu的芯片逻辑”
01实验内容
1.1 实验内容
研究逻辑算术芯片sn74181的进位原理,用两个芯片级连实现8位的alu(algorithm logic unit / 计算逻辑单元)。希望从现在开始能够逐步实现一个最最简单的8位cpu逻辑,具有8位的alu是第一步。
1.2 知识点
计算机能够进行复杂的计算,其核心就是基本的逻辑运算(与、或、非等)和算术计算(加法等)。
02实验准备
2.1 实验器材
要完成本次实验,我们需要如下的元器件。
2个sn74181芯片8个数码管面包板(可选,没有面包板,需要把元器件直接连接,容易出问题)树莓派gpio扩展组件(可选,建议选择)2.2 元器件解释
sn74181芯片:
接前一篇,级联的关键
2.3 芯片级联的工作原理
关键是将低4位芯片的cn+4针脚连接高4位芯片的cn针脚(如图2),观察sn7481芯片的逻辑(如图1),低4位的cn+4输出作为高4位芯片的cn输入
低4位芯片设置m=h cn=h进行算术运算,当无需进位时cn+4 = h,则高4位芯片进行如图1的“cn=h的操作。当低4位计算之后需要进位的时候,cn+4 = l,则高4位芯片进行如图1的“cn=l”的操作,实现高4位+1操作。如此完成8位的算术运算。
图1 sn74181芯片运算逻辑图
03实验过程
3.1 接线
图2 sn74181芯片级联成8位alu电路图
说明:
1、通过开关选择两种模式可以测试芯片,开关全部置4,由树莓派gpio控制针脚电压;开关置2表示给连接针脚高电压;开关置3表示给连接针脚低电压
2、图中红色线为关键的连接线
3、请按照上图进行实际的连线,树莓派代码也按照上图针脚设置
3.2 实验步骤
3.3 实验代码
04实验展示
演示程序采用树莓派编程的方式控制输入,采用8位数码管作为输出;
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