一文读懂如何验证74ls181运算和逻辑功能

验证74LS181运算和逻辑功能。

实验原理

ALU（算术逻辑单元）能进行多种算术运算和逻辑运算。一个4位的ALU—74LS181运算功能发生器能进行16种算术运算和逻辑运算。功能表如下：

由上表可知，该实验中主要运用的算数加法和算数减法所对应的（S3S2S1S0）分别是（1001）和（0110），主要运用的逻辑与运算、逻辑或运算、逻辑异或运算以及逻辑非运算所对应的（S3S2S1S0）分别是（1011）、（1110）、（0110）和（0000）。

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。

ALU—74LS181引脚说明：M=1逻辑运算，M=0算术运算。

实验电路图

74LS181N芯片介绍

该芯片总共由22个引脚，其中包括8个数据输入端（~A0、~A1、~A2、~A3，~B0、~B1、~B2、~B3，其中八个输入端中A3和B3是高位），这八个都是低电平有效。还包括S0、S1、S2、S3这四个控制端，这四个控制端主要控制两个四位输入数据的运算，例如加、减、与、或。CN端处理进入芯片前进位值，M控制芯片的运算方式，包括算术运算和逻辑运算。F0、F1、F2、F3是四个二进制输出端，以一个四位二进制形式输出运算的结果。CN4记录运算后的进位。其中AEQB、~P和~G这三个端口与本实验无关，所以这里不做额外介绍。

运算过程

假设现在控制信号（S3、S2、S1、S0）的值是（1、0、0、1），分别输入两个四位二进制数（A3、A2、A1、A0）和（B3、B2、B1、B0）。由原理表格可知该运算是加法运算，实验芯片内部的运算过程如下：

（1）、判断CN端是否有信号。若有，在运算是低位端加1；否则不加。

（2）、分别计算A0+B0、A1+B1、A2+B2、A3+B3，将结果通过F0、F1、F2、F3输出，并判断A3+B3是否有进位。若有进位，则另CN4为1；否则为1。

例：计算5+7=？

解答过程：因为这是无进位算数运算，所以通过开关控制，将开关M=0，CN=1。5的四位二进制数是0101，7的四位二进制数为0111，所以将开关按要求连接。因为是加法，所以将开关S3、S2、S1、S0设置成1001，于是就会输出结果1100，即C。

数据验证表格

验证74LS181型4位ALU的逻辑算术功能，填写下表：