计算机原理分解实验.docx

1、计算机原理分解实验计算机组成原理分解实验分解实验是为原理实验中的整机实验而进行的准备工作， 从逻辑功能上讲每个实验都可以是与整机实验有关的一部分，各分解实验都能构成一个独立的逻辑功能，每个实验的逻辑规模都可以控制在实验台的限制之内。学生通过这些分解实验可以掌握计算机各个组成部分的工作原理，积累一些实验经验和技巧，同时熟悉一些中、小规模器件的使用方法和性能，提高逻辑设计的能力。这样在进行逻辑规模较大的整机实验时，学生们就不会感到束手无策。TEC-5实验箱 数字逻辑和数字系统实验区简介 这部分为用户提供了通用的数字逻辑和数字系统实验平台。它主要包括下列部分：实验台左半部的10个双列直插插座，ISP

2、1032在系统编程芯片及下载插座，6个数码管及其驱动电路，12个数据指示灯，小喇叭及其驱动电路，16个电平拨动开关，2个单脉冲按钮。1 10个双列直插插座这一部分在实验台的左上部，实验时用于插中、小规模数字逻辑器件。注意：插座的电源和地都没有连接。2 ispLSI1032(分解实验中用不到)它位于实验台的左下部，用于设计并实现复杂的数字逻辑或数字系统电路。它有1个下载插座，下载时下载电缆的一端插在下载插座上，另一端插在PC机并行口上，下载电缆将PC机和ispLSI1032连在一起。在PC机上运行ispEXPERT工具软件，输入数字逻辑或数字系统的设计方案，进行编译、连接和适配，然后下载到isp

3、LSI1032中去，就构成了1个新的能实现设计功能的器件。数字逻辑和数字系统中的综合实验，就是用ispLSI1032实现的。3 六个数码管及其驱动电路为了能做较复杂的实验，比如电子时钟和数字频率计等实验，实验台上安装了6个共阳极数码管。六个数码管位于实验台的上部中间。右边5个数码管各由一片BCD七段译码器/驱动器74LS47驱动。只需在各数码管的4个输入插孔（D为最高位，A为最低位）接入BCD码，数码管就显示出相应数字。当测试端Test接低电平时，这5个数码管都将显示“8”，小数点也同时点亮。最左边的一个数码管由1片74LS240驱动，可按段进行控制。它的控制端为a、b、c、d、e、f、g、h

4、。当控制端接高电平时，则相应的发光二极管段点亮；当控制端接低电平时，相应的发光二极管熄灭。4小喇叭及驱动电路这部分由可控振荡电路，喇叭及其驱动电路组成。电路如图1.4所示。图1.4 小喇叭及驱动电路当DZ1用短路片短路时，它是一个可控声源，可做报警或者报时使用。如果“控制”插孔接高电平，则振荡电路输出频率为2KHz左右的方波，驱动喇叭鸣叫。当控制插孔接为低电平时，振荡电路输出低电平，喇叭不鸣叫。当短路子DZ1开路时，可从“输入”插孔向喇叭的驱动三极管基极送控制信号。直接控制喇叭按希望的频率变化发声，做音乐实验用。5单脉冲按钮 计算机组成原理实验中使用的启动按钮QD和复位按钮CLR#，在数字逻辑

5、和数字系统实验中作为单脉冲按钮使用。每个按钮按下后都能输出1个正脉冲和1个负脉冲。不过由于在计算机组成原理中，QD按钮使用的是正脉冲，CLR#按钮使用的是负脉冲，因此在数字逻辑和数字系统实验中，最好使用QD按钮产生的负脉冲和CLR#按钮产生的正脉冲。6电平开关K0-K15 在计算机组成原理实验中使用的模拟数据通路控制信号开关K15-K0在数字逻辑和数字系统实验中作为普通的电平开关使用。712个发光二极管 12个发光二极管位于TEC-5的下部中间位置，用于指示信号的高低电平，信号输入孔L0L11接入高电平时，相应的二极管点亮，信号输入孔L0L11接入低电平时，相应的二极管熄灭。实验一 基本逻辑门

6、逻辑实验一、 实验目的1 掌握TTL与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。2 熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。二、 实验所用器件和仪表1. 二输入四异或门 74LS86 1片2. 三态输出四总线缓冲门74LS125 1片3. 四位二进制计数器 74LS161 1片4. 3-8译码器 74LS138 1片三、 实验内容测试74LS86、125、138、161集成电路模块，分析其输入和输出之间的逻辑关系。四、 实验提示1将被测器件插入实验台上相应的插座中。2将器件的gnd（地）与实验台的“地（GND）”连接，将器件的vcc（高电平）与实验台的+5V连接。3用实验台的

7、电平开关输出作为被测器件的输入。拨动开关，则改变器件的输入电平。4将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯连接。指示灯亮表示输出电平为1，指示灯灭表示输出电平为0。五、 例子：实验接线图及实验结果（真值表及语言描述）74LS86中包含4个异或门，下面各画出测试第一个逻辑门逻辑关系的接线图及测试结果。测试其他逻辑门时的接线图与之类似。图中的K1、K2是电平开关输出，LED0是电平指示灯。测试74LS86逻辑关系接线图及测试结果 74LS86 引脚图 测试74LS86逻辑关系接线图 输 入 输 出 引脚1(1A) 引脚2(1B) 引脚3(1Y) L L L L H H H L H H H L 7

8、4LS68真值表实验二 RAM实验一、实验目的： 了解半导体静态随机读写存储器RAM的工作原理及其使用方法。 掌握半导体存储器的字、位扩展技术。二、实验方案：RAM实验结构图三、实验要求： 采用1K x 4 的芯片，构成1K x 8的存储器。 选择五个不连续的存贮单元地址，分别存入不同内容，作单个存贮器单元的 读/写操作实验。 采用1K x 4 的芯片，构成2K x 8的存储器。 必须使用译码器进行扩展（三输入都用，接开关）。 选择五个不连续的存贮单元地址，分别存入不同内容，作单个存贮器单元的 读/写操作实验。 选用适当芯片，根据各种控制信号的极性和时序要求，设计出实验线路图。 分别设计试验步

9、骤。 使用开关进行数据加载，通过指示灯显示实验结果，记录试验现象，写出实验报告。给出字扩展试验中每片RAM芯片的地址范围。四、参考器件： RAM采用两片MM2114 隔离部件采用74LS125 译码器采用74LS138 备注：为简化试验，地址可只用低4位（其余地址可接地）。实验三 二进制补码加法器一、实验目的： 根据补码加法器的模型，理解数据流及其时序关系。 掌握加法器实现补码加、减运算的基本原理。二、实验方案： 本实验运算器模型，可分为数据运算以及符号位的产生两部分。补码加、减运算器结构图三、实验要求： 数据宽度为4位，设计出实验线路图。 设计试验步骤。 使用开关进行数据加载，完成补码加、减

10、运算。 符号位运算采用双符号位，累加器应有清零控制。 通过指示灯观察运算结果，记录实验现象，写出实验报告。四、参考器件：累加器选用一片74LS273。加法器用两片74 LS283。原、反码控制器用一片74LS86.溢出判断用一片74LS86。实验四 时序系统一、实验目的： 掌握计算机实验中时序系统的设计方法。设计一个基本时序系统，该系统具有4个节拍电平及四相工作脉冲，其时序关系参阅下图中的M0M3，T0T3。时序图二、实验方案: 时序试验结构图三、实验要求： 开关数据为移位器预置0001。 选用适当方案，设计出实验线路图。 设计试验步骤。 利用指示灯观察实验现象，写出实验报告。四、参考器件：计

11、数器可以采用74LS161；译码器采用74LS138；移位寄存器采用74LS194；反相器采用74LS04。附录：常用实验器件引脚图1、六反相器74LS042、四2输入异或门74LS863、三态输出的四总线缓冲门74LS1254、3-8译码器 74LS1385、8D触发器74LS2736、74LS194（双向移位寄存器）功能表：a、b、c、d=分别为A、B、C 或D 输入端上稳定状态输入的电平。QAO、QBO、QCO、QDO=在已建立稳定状态输入条件之前QA、QB、QC、QD 相应的电平。QAn、QBn、QCn、QDn=在时钟最新跃变之前的QA、QB、QC、QD 的电平。H=高电平 L=低电平

12、 =不定 =从低电平转换到高电平7、74LS161（四位同步二进制加法计数器）CO为进位输出端。功能表8、74LS 283（快速进位四位二进制全加器）功能表9、INTEL2114静态存储器Intel2114RAM 存储器芯片为双列直插式集成电路芯片，共有 18 个引脚，引脚图如图 4-3 所示，各引脚的功能如下： A 0 -A 9 ： 10 根地址信号输入引脚。 ： 读写控制信号输入引脚，当为低电 平时，使输入三态门导通，信息由数据总线通过输入数据控制电路写入被选中的存储单元；反之从所选中的存储单元读出信息送到数据总线。 I/O 1 I/O 4 ： 4 根数据输入输出信号引脚。：片选信号，低电平有效，通常接地址译码器的输出端。