《EL-JY-II型计算机组成原理实验系统》实验指导书.docx

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1、EL-JY-II型计算机组成原理实验系统（16位）实验指导书（第二版）目录第一部分 EL-JY-II计算机组成原理实验系统介绍第二部分使用说明及要求12实验运算器实验16实验移位运算实验25实验三存储器读写和总线控制实验29实验四微程序控制器原理实验38实验五微程序设计实验46实验六、简单模型机组成原理实验 55实验七、带移位运算的模型机组成原理实验66实验、复杂模型机组成原理实验77实验九、复杂模型机的!/O实验 91实验十、具有简单中断处理功能的模型机实验101实验H、基于重叠和流水线技术的CPU结构实验 111实验十二、RISC模型机实验120实验十三、存储器扩展实验127实验十四、可重

2、构原理计算机组成实验132附录、实验用机器指令集136第一部分 EL-JY- II计算机组成原理实验系统介绍EL-JY-H型计算机组成原理实验系统是为计算机组成原理课的教学实验而研制的, 涵盖了目前流行教材的主要内容,能完成主要的基本部件实验和整机实验,可供大学本 科、专科、成人高校以及各类中等专业学校学习计算机组成原理、微机原理和计 算机组成和结构等课程提供基本的实验条件，同时也可供计算机其它课程的教学和培 训使用。、基本特点:1、本系统采用了新颖开放的电路结构:(1)、在系统的总体构造形式上，采用“基板+ CPU板”的形式，将系统的公共部 分,如数据的输入、输出、显示单片机控制及与PC机通

3、讯等电路放置在基板上, 它兼容8位机和16位机,将微程序控制器、运算器、各种寄存器、译码器等电路 放在CPU板上,而CPU板分为两种:8位和16位,它们都与基板兼容,同一套系 统通过更换不同的CPU板即可完成8位机或16位机的实验,用户可根据需要分别 选用8位的CPU板来构成8位计算机实验系统或选用16位的CPU板来构成16位 计算机实验系统;也可同时选用8位和16位的CPU板,这样就可用比套略多的 费用而拥有两套计算机实验系统,且使用时仅需更换CPU板,而不需做任何其它 的变动或连接,使用十分方便。（2）、本系统提供有面包板和CPLD实验板（可选）,学生能自己设计实验内容， 达到开拓思维，提

4、高创新和设计能力的目的。2、本系统上安装有63个拨动开关、4个按钮开关和65个发光二极管,既可在单片 机的控制下进行编程和显示,完成实验,也可与PC机联机使用,可在PC机上进 行编程、传送、装载程序、调试和运行等操作;还可以手动的方式完成全部的实验, 并具备单步执行一条微指令、单步执行一条机器指令、连续运行程序、联机打印等 功能,几种操作方式可按需要任意选择种使用,切换方便。3、控制器采用微程序方案,支持动态微程序设计,微程序指令的格式及定义均可 由用户自行设计并装入由EEPROM构成的控存中。4、在显示功能上,采用了红、黄、绿三种颜色的指示灯以及数码管多种形式的显 示方法,使整个系统更加美观

5、大方。二、系统组成:本系统由两大部分组成:1、基板:本部分是8位机和16位机的公共部分，包括以下几个部分:1）数据输入和输出电路2）显示及监控电路3）脉冲源及时序电路4）数据和地址总线5） 8255扩展实验电路6）单片机控制电路和键盘操作部分7）与PC机通讯的接口电路8）主存储器电路9）微代码输入及显示电路10）电源电路11） CPLD实验板（选件）12）自由实验区（面包板）2. CPU 板:本CPU板为!6位机,其数据总线为16位,地址总线为8位,包括以下几个部分:1）运算器电路2）微程序控制器电路3）寄存器堆电路4）程序计数器电路5）指令寄存器电路6）指令译码电路7）地址寄存器电路8）数据

6、和控制总线电路其中,运算器电路中的累加器电路由74LS181及其外围电路组成，此外所有的 其它电路都由ALTERA公司的FPGA EP1K10实现。板上的JTAG 口、芯片 EPC2LC20,跳线JIJ6用于配置EP1K10。当跳线JIJ6均跳至EPC2 OFF时，可 通过JTAG 口直接配置EP1K10,但断电后需重新配置。当跳线J1J6均跳至EPC2 ON时，通过EPC2LC20来配置EPIKlOo系统出厂时，已将配置文件烧录进 EPC2LC20。由于EPC2LC20为非易失性器件，故每次上电时可自动配置EP1K10, 无需重新烧录。三、16位CPU板原理说明（1）运算器电路运算器电路包括

7、累加器电路和移位寄存器电路。其中累加器电路由4片74LS273和 4片74LS181组成，其原理如下:CLR 1_CLR】 nODATAO 3 LDATA1 .LDATA2 1LDATA3 8I.：?.TAATAO 3HDATA) 4HDATA2 T_HDATA3 8HDATA4 ifHPATA5 14HDATA6 1FHDATA7 18-CLRCLK02D3D4Dqem81CLRCLKmmmeQeme”_G LDO ldT ld7 ldTLD4 LD5 LD6- LDT-18 LDATAO1 LDATAl14 LDATA212 LDATA39 LDATA47 LDATA55 LDATAg3

8、LDATA774LS244其控制逻辑由EP1K10内部产生,其原理如下:18 HDATAO16 HDATAl14 HDATA212 HDATA39 HDATA47 HDATA55 HDATAg3 HDATA774LS244OUTPUT-4 CN.OUTOUTPUT4 CLK2S3SO M CN,其功能见累加器电路的外部接口有:LDR1、LDR2、ALU_G, AR、 实验.CY为进位单元,对应于CY指示灯。移位寄存器由EP1K10实现，其框图如下:SHIFTT。 HCYSODATRI- 7. . OSXDATAH7.OG.299T4为移位时钟,M, SO、SI为功能选择（见实验二），G_299

9、为输出控制,低电平 时将寄存器的值送上数据总线。CY为进位单元，对应于Z指示灯。DATAL、DATAH 接至数据总线。（2）微程序控制电路微程序控制电路电路中，由三片2816作为24位微程序存储器，EP1K10产生控制 逻辑。开关KI、K2、K3的不同组合控制微程序的读、写和运行，六个黄色LED为微 地址指示灯。微控器原理如下图（除2816、74LS245和74LS374,其余芯片功能均 由EP1K10实现。不详之处请查阅EP1K10的源程序）。以微程序的运行为例:在T2 时刻，将MS24MSI的24位微程序打入微指令寄存器,然后由译码电路对MS24- MS7进行译码,产生地址寄存器、指令寄存

10、器等等电路的控制信号。MS6MSI指示 下个微地址,在T3时刻，由机器指令译码器产生的强制微地址信号对MS6MSI 微地址的某几位强行置位,形成下个微地址输出。微控器的外部接口有:uAJl、 LDROK LDRO2、ALU一GOUT、G_2990UT、AROUT STATUS、AOI, BOI、WEO、 WEI、LARL在读、写微程序时，uAJl用于从外部输入微地址;LDRO1、LDR02, ALU_GOUT, G_299OUT、AROUT、STATUS为运算器电路的控制信号,只要将它们 接至运算器电路相应的接口上（STATUS接S3S1MCN）就能实现微程序对运算器的 控制。AOI、BO1通

11、常接至底板I/O控制电路的1A1B上，用于外部!/O设备的选通控 制。WE0为微控器的读写输出，WEI为外部读写控制电路的输入,控制总线上的WR 为外部读写控制电路的输出，其控制电路为:通常将WEO与WEI相连,实现微程序对外部读写的控制。LAR!为地址控制器的输 入,以下另作介绍。除此以外其他控制信号都已接至相应的控制电路。田盘99 ,： T V(3)程序计数器、地址寄存器电路程序计数器和地址寄存器电路由EP1K10实现,其原理如下图所示。其中LOAD、LPC、LAR, PC_G均为微程序译码产生的控制信号;T3、T4为时钟,LARI为外部输 入接口,CLR由底板上的CLR开关提供。LDAT

12、A为数据总线低8位,AL为8位地址 总线。地址寄存器原理为:如PC_G= ,在CLK上升沿锁存DATI1 ;如PC_G= T, 则在CLK上升沿锁存DATI2。（4）寄存器堆、指令寄存器电路寄存器堆和指令寄存器电路由EP1K1O实现，其原理如下图所示。其中LDIR为微 程序译码产生的控制信号，T4为时钟，LR、RG为机器指令译码产生的控制信号。CLKi 的上升沿将数据总线上的数打入寄存器Ri, OEi为低电平时将寄存器Ri的数送上数据总 线。HDATA和LDATA分别为高8位和低8位数据总线。CLR由底板上的CLR开关提 供。（5）指令译码器电路指令译码器电路由EP1K1O实现，其原理如下图所

13、示。其中Pl、P2、P3、P4、LRi、RAG、RBG、RCG为微程序译码产生的控制信号,T3为时钟,1710为指令寄存器的输 出IR, CAI、CA2为机器指令的读、写、运行的控制端,已分别接至控制总线的E4和 E5o SA4SAO为强制微地址信号，输出至微控制器电路;LDR2LDR0输出至寄存器 堆电路的LR, ROB、R1B、R2B输出至寄存器堆电路的RG。（6）数据、地址和控制总线电路CPU板上的16个绿色指示灯D15DO对应于16位数据总线,8个黄色指示灯 对应于8位地址总线。控制总线上的信号除WR外均由底板的CPU产生。四、底板使用说明底板的系统布局如下图所示。1、控制开关电路用于

14、开关方式下各种控制信号的输入，每个开关对应个LED指示 灯。当LED点亮时,表示相对应的开关输出为髙电平,反之则为低电平。2、键盘及监控显示灯用于键盘方式下的实验,其用法见各实验说明（注:当开关K4 为“ON”时键盘被封锁）。噩 毎1-IRAa期组図 韻 喪罐出1 IV叫阳V漢忠V竈但W度把口殻蟲葉珊端现君至凶郭給田皿黜-tf3、24位微代码输入及显示电路用于读写微程序,其原理如下图所示（仅以MD17-MD24 为例,MD1-MD16电路与此相同）。-K41SJ4S24位微代码输入及显示电路（MD17-MD24）2. !oo-jo7当K4为“OFF（VCC）时,24位开关无效,24个数码管的显

15、示由2816的数据口决定,用于键盘方式读写微代码和开关方式读微代码。当K4为“ON（GND）时, 24位开关有效,24个数码管显示每一位开关的状态（“0”或），用于开关方式写 微代码。4、脉冲源及时序电路用于开关方式下产生时序信号;F、F/2、F/4、F/8分别为固定时 钟频率输出端，其频率分别为1M、500K、250K、125K。Fin为时钟输入,可接至F、 F/2、F/4、F/8中的任何个输出;按下“单脉冲”键时,T+、T一端分别产生一个正 脉冲、个负脉冲；按下“单步”键时,Tl、T2、T3、T4端依次产生一个正脉冲, 用于程序的单步运行;按下“启动”键时,Th T2、T3、T4端依次产生

16、连续的正脉 冲,用于程序的全速运行；按下“停止”键时,Tl、T2、T3、T4端不产生脉冲，用 于中止程序运行。5、16位数据输入电路如下图所示:DIJ2为高8位数据,DIJ1为低8数据,当DIJG 为低电平时,D1J2, DIJ1输出16位开关量数据,否则为高阻态。FF6、16位输出显示电路由四个数码管和四片可编程逻辑芯片GALI6V8组成。GAL16V8 为显示提供译码和驱动,当W/R、D-G均为低电平时,将D15-DO的数据送至数 码管显示。7、I/O控制电路由一片74LS139构成,用于为外部器件提供选通信号。其原理和逻辑 关系如下图所示:1A1BY0Y1Y2Y3000111101011

17、0111011111108、显示灯电路:该电路有四个绿色LED指示灯。当输入为高电平时,点亮相应位置的LED 灯。9、主存储器电路其原理如下图所示:XBMA7MKO10、8255接口电路的数据、地址、控制线和PA 口以及PB 口的第四位均通过单排插针引出。底板上的数据总线BD15BD0 （三组接口相同,可互换）和CPU板上的数据线相连，地址总线AD7AD0 （三组接口相同，可互换）和CPU板上的地址线相连。五、参考实验:1.运算器实验2.移位运算实验3.存储器读写和总线控制实验4.微程序控制器原理实验5 .微程序设计实验6 .简单模型机组成原理实验7 .带移位运算的模型机组成原理实验8 .复杂

18、模型机组成原理实验9 .复杂模型机的I/O实验10 .具有简单中断处理功能的模型机实验11 .基于重叠和流水线技术的CPU结构实验12 . R I S C模型机实验13 .存储器扩展实验14 .可重构原理计算机组成实验其中实验1014需配备ALTERA公司的MAXPLUS1I软件和本公司的ALTERA下载 电缆。实验19上电之前,须将CPU板上的跳线JIJ6跳至EPCON。第二部分使用说明及要求1 .本系统分为三种实验操作方式:方式:开关控制操作;方式二:键盘控制操作;方式三:联机控制操作2 .本系统采用正逻辑,即“1”代表高电平,“0”代表低电平:3 .指示灯亮表示相应信号为高电平,熄灭表示

19、相应信号为低电平:4 .实验连线时应按如下方法;对于横排座,应使排线插头上的箭头面向自己插在横排 座上:对于竖排座,应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上;5 .为保证实验的成功，每次实验之前均应认真阅读实验指导书,接线要按要求,确保 正确无误且接触良好；6 .应严格按照实验指导书的实验步骤和先后顺序进行实验,否则有可能造成实验不成 功甚至损坏芯片。方式一:开关控制操作方式;1 .在各种控制信号中,有的是低电平有效，有的是高电平有效，请注意区别，具体可 参见实验指导。2 .总线是计算机信息传输的公共通路。为保证总线信息的正确无误,总线上每次只能 有一个控制信号有效，如果同时有两个或两个以上信

20、号同时有效,会产生总线竞争而造 成冲突甚至损坏芯片。故每次开始实验操作时均要先置相应控制开关电路的控制信号为 “1”,高电平,对应的指示灯亮。方式二:键盘控制操作方式:系统通电,K4开关拨到OFF,监控指示灯（数码管,以下数码管均指监控指示灯） 上滚动显示【CLASS SELECt,在该状态下,整个键盘可用键分别为:系统检测键:按下该键，数码管显示【CHESYS】,（即CHECK SYSTEM的缩写）， 进入系统自检程序,具体说明见后述说明。实验选择健:按下该键,数码管显示【ES】,进入实验课题选择,具体说明见后 述说明。联机键：按下该键,系统进入与上位机通讯状态，当与计算机联机成功，数码管显

21、 示【Pc-Con，最后显示8,表示联机通讯成功。除了上述三个键有效外,其余按键系统均不响应。1 .【系统检测】键具体操作说明:1） .当在监控指示灯显示【CLASS SELECt】时按下该键，显示变为【CHESYS】 （CHECK SYSTEM）,进入系统自检，此时，只要按下键盘上任意键，数码 管后两位就显示该键所对应的键盘编码,前四位显示对应电路的名称8255 例如:我们按下2号键,对应的显示为【825502】,然后返回显示【CHESYS】; 按下F号键,对应的显示为【82550F】,然后返回显示【CHESYS】。2） .在系统检测状态,按下【取消】键,则退出系统检测程序。3） .对于键盘

22、上的（）号键和【1】键，除了显示其键盘编码外,还有第二功 能：【0】键的第二功能说明:检测所有总线（数据总线、控制总线、微控制总线）的输出功能。按下【0】 号键后,监控指示灯显示【825500】后，约过0.5S,系统首先显示【UCDC00】， 自动送“。 “到所有总线，24位微代码显示数码管显示全 （如果其他两条总线连 接有监视灯,也显示全）;此时，系统等待按【确认】键。当按下【确认】键后， 数码管显示变为【UCDCFF】,系统自动送所有总线FF, 24位微代码显示数码管 显示全1 （如果其他两条总线连接有监视灯,也显示全1）,此时系统等待按【取 消】键退出该项功能检测。在总线输出【】和【FF

23、】的时候,通过观察总线上的状态显示灯即可知道 哪组总线上的哪一位出错。【1】 键的第二功能说明:检测所有总线（数据总线、控制总线、微控制总线）的输入功能。按下【1】 号键后,显示【825501】后,系统等待按【确认】键，按下【确认】键后,系统 显示【UCOPPP】,此时需把K4从“OFF”状态拨向“ON”状态,把开关MS1-MS24 拨为全。,再次按下“确认”键,系统读入微控总线的第。组（第一个8位）的全 0.如果总线出错,读入哪个为1,在数码管上就位显示对应的错误位号（如果 第一个（低）8位的第。位出错,则显示【UCOOEr】,表示微控总线的第。组的第 。位出错,UC后的第1个。表示第。组微

24、控总线,第2个。表示第。位）,如果 完全正确,显示【UCOCor,约过1S,显示变为【UC1PPP,按下【确认】键, 系统检测微控总线的第1组（第二个8位）的全。,如果完全正确,显示【UCICor, 若有哪一位有错误，错误信息的显示与第一组显示相同;在显示【UCICor】后约 1S,显示为【UC2PPP,按下【确认】键，系统检测微控总线的第2组（第二个 8位）的全。,如果完全正确，显示【UC2Cor,若有哪一位有错误,错误信息显 示的与第一组显示相同;当三组全检测完毕，显示变为【CHEEND】 （CHECK END）,约IS后,显示【OFF】,此时把K4开关拨回到OFF,则又回到系统检测 最开

25、始部分。2 .【实验选择】键具体操作说明:当显示【CLASS SELECt】时按下该键,数码管显示变为【ES_系统打开 键盘，等待通过数字键盘输入实验课题代码,输入相应的课题代码后,按【确认】 键进入该实验，在输入的过程中，可通过按【取消】键修改输入，在显示【ES-_】 状态连续按【取消】键,即可退出实验选择功能，返回到【CLASSSELECt】状态。实验课题与输入代码对应关系如下:实验课题输入代码及按键实验。1+确认或1+确认实验二。2+确认或2+确认实验三。3+确认或3+确认实验四04+确认或4+确认实验五。5+确认或5+确认实验六。6+确认或6+确认实验七。7+确认或7+确认实验。8+确

26、认或8+确认实验九。9+确认或9+确认实验十1。+确认实验H11 +确认实验十二12+确认实验十三13+确认实验十四01+确认或1+确认注意:实验十四的步骤与实验相同。在采用单片机键盘控制操作方式实验时,必 须把K4开关置于【OFF】状态,否则系统处于自锁状态,无法进行实验;3 .【联机】键说明当在数码管显示【CLASS SELECt】时按下该键,系统进入上位机监控实验状 态,所有按键全都封闭,除【RST】（复位）键外,所有的实验操作全由上位机控制。 当退出联机实验状态后，系统又自动恢复到【CLASSSELECt】状态。方式三:联机控制操作方式:用串口电缆连接本系统和PC机。当系统监控指示灯上

27、滚动显示【CLASS SELECt】 时，在PC机上运行联机程序，选择正确的端口后按【联机】键，系统进入与上位机通讯 状态。当与计算机联机成功，数码管显示【Pc-Con】,最后显示【8】，表示联机通讯成功。 1、联机控制方式下的系统接线与键盘控制方式相同。2、联机方式下在上位机界面中选择实验项目。每项实验均由实验说明和实验步骤两部分 组成。实验说明中有每个实验详细的实验步骤。实验运算器实验、实验目的：I,掌握运算器的组成及工作原理;2. 了解4位函数发生器4LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作 的具体实现过程;3. 验证带进位控制的74LS181的功能。二、预习要求：!复习本

28、次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理;2 预习实验步骤,了解实验中要求的注意之处。三、实验设备：EL-JY-II型计算机组成原理实验系统套，排线若干。四、电路组成：本模块由算术逻辑单元ALU 74LS181 （U7、U8、U9、U10）,暂存器74LS273（U3、U4、U5、U6）、三态门74LS244 （Ull, U12）和控制电路（集成于EP1K10内部）等组成。电路图见图l-l(a)、l-l(b)。 l.：-ATA- 1L：.-.7.V I MJATA7 18LDATA1 4 L：，,.TA.LDATA3 8 LDATA4 13 LDATA2 71.：a7A- L?a7A* 1

29、: LDATA5 14LPATAfl 3LDATA1 LDATA6 1 LDATA，18-p-o -K-n-n-nS0S1S2S3M 5 -MBbAiBlE的A3B3u .r.-.i ： jnATAl 4 HDATA2 7：1L 也. HI，ATA4 13HDATA5 14HI” XHUATA7 18HDATAO 3川，.h4HDATA2 Jn .t.BxronnnS0S1S2S3M dAOMBljQnA3i3LDATAOLDATA1LDATA2LDATA3LDATA4LDATA5LDATA6LDATA7HDATACHDATA7图!-1 (b) ALU控制电路算术逻辑单元ALU是由四片74LS

30、181构成。74LS18I的功能控制条件由S3、S2、 SI、SO、M、Cn决定。髙电平方式的74LS181的功能、管脚分配和引出端功能符号详 见表1-1、图1-2和表1-2。四片74LS273构成两个16位数据暂存器,运算器的输出采用三态门74LS244。它们的管脚分配和引出端功能符号详见图!-3和图1-4B1-724-VccASo232322曰p1AA3运算数输入端（低电平有效）Si421BoB3运算数输入端（氐电平有效）S25200”进位输入端S3619支3,。必 进位输出端Cn718后3F广F3运售输出端（低电平有效）M817二） FgF*b比较输出端Fo916C0n+4 Fg进位产生

31、输出端（氐电平有效）Fi1015二） FpFp进位传输输出端（低电平有效）Fa1114二! Fa=b M工作方式控制GND1213二!戸3S0S3功能选择图1-274LS181管脚分配表1-274LS181输出端功能符号74LS181功能表见表1 一 1,其中符号“+ ”表示逻辑“或”运算,符号*”表示 逻辑“与运算,符号/”表示逻辑“非”运算,符号“加”表示算术加运算,符号“减” 表示算术减运算。选择M=1M=O算术操作S3 S2S1 SO逻辑操作Cn=l （无进位）Cn=O （有进位）0000F=/AF=AF=A 加 10100F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加 10001F=/A

32、*BF=A+/BF=(A+/B)加 10 01F=OF 1F=O0010F=/(A*B)F=A 加 A*/BF=A 加 A*/B 加 10110F=/BF=(A+B)加 A*/BF=(A+B)加 A*/B 加 10011F=(/A*B+A*/B)F=A减B减1F=A 减 B0111F=A*/BF=A*/B 减 1F=A*/B1000F=/A+BF=A 加 A*BF=A 加 A *B 加 11001F=/(/A*B+A*/B)F=A 加 BF=A加B加11010F=BF=(A+/B)加 A*BF=(A+/B)加 A*B 加 !1011F=A*BF=A*B 减 1F=A*B1100F=1F=A 加

33、 AF=A加A加11101F=A+/BF=(A+B)加 AF=(A+B)加 A 加 11110F=A+BF=(A+/B)加 AF=(A+/B)加 A 加 11111F=AF=A 减 1F=A1 J 202193184175166157148139121011ccqddqqddqp V 88776655 c Inii匸iii CR1Q1D2D2Q3Q3D4D4QNDG输入输出CR CP DQLxxHtHHtLHLxI图1-3 (a) 74LS273管脚分配图 l-3(b)74LS273表1-174LS18I功能表功能表二 iii AYAYAY AYD -E Go1234567 891098765

34、432 1iii6A4Y输入输出EN AYL LL HH XL HZH -高电平L 低电平X 一任意 Z 一高阻图1-4 (a) 74LS244管脚分配图4(b)74LS244 功能五、工作原理:运算器的结构框图见图1-5：数据总线（D_BUS）图L5运尊器的结构顧算术逻辑单元ALU是运算器的核心。集成电路74LSI81是4位运算器,四片74LS181 以并/串形式构成!6位运算器。它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算, 74LS181有高电平和低电平两种工作方式,高电平方式采用原码输入输出,低电平方式 采用反码输入输出，这里采用高电平方式。三态门74LS244作为输出缓冲器由AL

35、U-G信号控制，ALU-G为“”时,三态门 开通,此时其输出等于其输入;ALU-G为“1”时，三态门关闭,此时其输出呈高阻。四片74LS273作为两个16数据暂存器,其控制信号分别为LDR1和LDR2,当LDR1 和LDR2为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。 六、实验内容：验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。七、实验步骤：I、单片机键盘操作方式实验注:在进行单片机键盘控制实验时,必须把开关K4置于“OFF”状态，否则系 统处于自锁状态,无法进行实验。1,实验连线（键盘实验）：实验连线如图16所示。(连线时应按如下方法:对于横排座,应使排线插头上的

36、箭头面向自己插在横排座 上;对于竖排座,应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。注意:F4只用个排 线插头孔)图1-6实验键盘实验连线图2、实验过程:(1) 拨动清零开关CLR,使其指示灯灭。再拨动CLR,使其指示灯亮。(2) 在监控滚动显示【CLASS SELECU时按【实验选择】键，显示【ES-输 入01或1,按【确认】键,监控显示为【ES01,表示准备进入实验程序，也可按【取 消】键来取消上一步操作，重新输入。(3) 再按【确认】键，进入实验程序，监控显示【InSt】,提示输入运算指令，输入两位十六进制数(参考表1 -3和表1 1),选择执行哪种运算操作，按【确认】键。(4) 监控显示

37、【Lo=0】,此处o相当于表11中的M,默认为“O”，进行算术运算, 也可以输入“,进行逻辑运算。按【确认】,显示【Cn=0】,默认为“0”,由表1一1可 见,此时进行带进位运算，也可输入“，不带进位运算(注：如前面选择为逻辑运算, 则Cn不起作用)。按【确认】,显示【Ar=l,使用默认值“，关闭进位输出。也可输 入“”,打开进位输出，按【确认】。(5) 监控显示【DATA】,提示输入第一个数据,输入十六进制数【1234H】,按【确 认】,显示【DATA】,提示输入第二个数据,输入十六进制数【5678H】，按【确认】键, 监控显示【FINISH，表示运算结束,可从数据总线显示灯观察运算结果,C

38、Y指示灯显 示进位输出的结果。按【确认】后监控显示【ES01】,可执行下一运算操作。运算指令（S3 S2 SI SO）输入数据（十六进制）000000或000101或1001002或2001103或3010004或4010105或5011006或6011107或7100008或8100109或910100A或A10110B或B11000C或C11010D或D11100E或E11110F或F表1-3运算指令关系对照表在给定LT1=1234H、LT2=5678H的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输岀，填入表中,并和理论值进行比较和验证:LT1LT2S3S2SIS0M=0 （算术运算）M=

39、l（逻辑运算）Cn=l （无进位）Cn=0 （有进位）00或0F=F=F=01或1F=F=F=02或2F=F=F=03或3F=F=F=04或4F=F=F=05或5F=F=F=06或6F=F=F=07或7F=F=F=08或8F=F=F=09或9F=F=F=0A或AF=F=F=0B或BF=F=F二0C或CF=F=F=0D或DF=F=F=OE或EF=F=F=OF或FF=F=F=n、开关控制操作方式实验注:为了避免总线冲突,首先将控制开关电路的ALU-G和C-G拨到输出高电平“ 1” 状态（所对应的指示灯亮。）本实验中所有控制开关拨动,相应指示灯亮代表高电平“ 1”, 指示灯灭代表低电平“”。1、按图

40、1-7接线图接线:连线时应注意:为了使连线统,对于横排座,应使排线插头上的箭头面向自己插 在横排座上;对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。2、通过数据输入电路的拨开关开关向两个数据暂存器中置数:注意：本实验中ALU-G和C-G不能同时为,否则造成总线冲突，损坏芯片! 故每次实验时应时刻保持只有一路与总线相通。1）拨动清零开关CLR,使其指示灯。再拨动CLR,使其指示灯亮。置ALU-G = 1： 关闭ALU的三态门;再置C-G=O:打开数据输入电路的三态门;2）向数据暂存器LT1 （U3、U4）中置数:（1）设置数据输入电路的数据开关“D15DO”为要输入的数值;（2）置LDR

41、I = 1:使数据暂存器LT1 （ U3、U4）的控制信号有效,置LDR2=0:使数据暂存器LT2 （U5、U6）的控制信号无效:（3）按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】按钮,给暂存器LT1送时钟,上升沿有 效,把数据存在LT1中。3）向数据暂存器LT2 （U5、U6）中置数:（1）设置数据输入电路的数据开关“D15D0”为想要输入的数值；（2）置LDR1=O:数据暂存器LT1的控制信号无效;置LDR2=1:使数据暂存 器LT2的控制信号有效。（3）按一下脉冲源及时序电路的“单脉冲”按钮,给暂存器LT2送时钟，上升 沿有效，把数据存在T2中。（4）置LDR1=O、LDR2=0,使数据暂存器T1

42、、LT2的控制信号无效。4 ）检验两个数据暂存器LT1和LT2中的数据是否正确:（1）置C-G=l,关闭数据输入电路的三态门，然后再置ALU-G=O,打开ALU的 三态门；（2）置“S3s2S1S0M”为4111”,数据总线显示灯显示数据暂存器LT1中的数 , 表示往暂存器LT1置数正确；（3）置“S3s2S1S0M”为w 10101,数据总线显示灯显示数据暂存器T2中的 数 ,表示往暂存器T2置数正确。3、验证74LS181的算术和逻辑功能:LT1ET2S3S2S1S0M=0 （算术运算）M=1 （逻辑运算）Cn=l（无进位）Cn= 0 （有进位）1234H5678H0000F=F=F 二000 1F=F=F=00 1 0F=F=F=00 1 1F=F=F=0 1 00F=F=