驗證74LS181運算和邏輯功能。

實驗原理

ALU（算術邏輯單元）能進行多種算術運算和邏輯運算。一個4位的ALU—74LS181運算功能發生器能進行16種算術運算和邏輯運算。功能表如下：

由上表可知，該實驗中主要運用的算數加法和算數減法所對應的（S3S2S1S0）分別是（1001）和（0110），主要運用的邏輯與運算、邏輯或運算、邏輯異或運算以及邏輯非運算所對應的（S3S2S1S0）分別是（1011）、（1110）、（0110）和（0000）。

實驗電路總共有三個模塊：輸入模塊、運算模塊和顯示模塊。輸入模塊主要由八個開關組成，主要以八位二進制的形式實現不同的數據輸入；顯示模塊主要由三個數碼管構成，主要負責以十六進制的形式顯示兩個輸入的數據和一個運算輸出；運算模塊主要由一塊74LS181N芯片組成，主要實現兩個四位二進制數的算術運算和邏輯運算，并將結果輸出。

ALU—74LS181引腳說明：M=1邏輯運算，M=0算術運算。

實驗電路圖

74LS181N芯片介紹

該芯片總共由22個引腳，其中包括8個數據輸入端（~A0、~A1、~A2、~A3，~B0、~B1、~B2、~B3，其中八個輸入端中A3和B3是高位），這八個都是低電平有效。還包括S0、S1、S2、S3這四個控制端，這四個控制端主要控制兩個四位輸入數據的運算，例如加、減、與、或。CN端處理進入芯片前進位值，M控制芯片的運算方式，包括算術運算和邏輯運算。F0、F1、F2、F3是四個二進制輸出端，以一個四位二進制形式輸出運算的結果。CN4記錄運算后的進位。其中AEQB、~P和~G這三個端口與本實驗無關，所以這里不做額外介紹。

運算過程

假設現在控制信號（S3、S2、S1、S0）的值是（1、0、0、1），分別輸入兩個四位二進制數（A3、A2、A1、A0）和（B3、B2、B1、B0）。由原理表格可知該運算是加法運算，實驗芯片內部的運算過程如下：

（1）、判斷CN端是否有信號。若有，在運算是低位端加1；否則不加。

（2）、分別計算A0+B0、A1+B1、A2+B2、A3+B3，將結果通過F0、F1、F2、F3輸出，并判斷A3+B3是否有進位。若有進位，則另CN4為1；否則為1。

例：計算5+7=？

解答過程：因為這是無進位算數運算，所以通過開關控制，將開關M=0，CN=1。5的四位二進制數是0101，7的四位二進制數為0111，所以將開關按要求連接。因為是加法，所以將開關S3、S2、S1、S0設置成1001，于是就會輸出結果1100，即C。

數據驗證表格

驗證74LS181型4位ALU的邏輯算術功能，填寫下表：