使用两个SN74181芯片级联实现8位ALU

”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；