自-算术运算单元ALU的设计__实现几种基本功能

算术运算单元ＡLU的设计

设计要求：

（１)设计4位ALU，可实现８种算术逻辑运算。

a.进行两个四位二进制数的运算。 b.算术运算：A＋B,A-Ｂ,A+１,A－1

c.逻辑运算：A anｄ B,A or B,Ａ not， Ａ xoｒ Ｂ

（2)4位输入A3—Ａ0、B3-－－B0用开关设置输入。

（3）８种算术逻辑运算通过3位功能选择开关选择某一种功能。

（4）运算结果用两个数码管显示和２个发光管显示(有一个显示进借位、有一个显示溢出)。

系统框图：

设计结构:

设计分为输入控制模块、输出选择模块、加减运算模块及逻辑运算模块等部分。 在输入控制部分，利用锁存器，使A和B信号通过脉冲控制同时送入运算电路。 在输出控制模块，选择需要输出的显示信号。加减运算电路实现加减运算功能。 逻辑运算电路实现逻辑运算功能。

输入控制 加减运算 加减输出显示

输出选择控制 逻辑电路 逻辑显示

（总电路图）

功能的实现原理：

该电路是是实现四种算术运算和四种逻辑运算功能的算术运算单元电路。主要是由算术运算模块、逻辑运算模块、输入控制模块和输出控制模块几部分组成。通过时序输入控制实现信号Ａ,Ｂ同时送入到运算电路中进行运算，这样能解决非时序信号先后输入进行运算时产生的错误。信号送入运算单元后，逻辑运算和算术运算是同时进行的,只是在不同的模块中进行的而已。而四种算术运算则是通过控制端来进行先后选择运算的。在输出时只显示一种功能则是通过5片74LS2４4（三态门芯片）和一些门电路通过控制信号ｆ３,f2,ｆ1置不同的数进行控制的选择输出的,数码显示管显示的算术运算的结果，小灯泡则是用来显示逻辑运算的结果。f3f2f１置数111、0０0、00１、0１0、01１、100、1０1、1１０分别控制的输出显示是Ａ+B,A-B,A与B,A或Ｂ,A异或B,非Ａ,A+1，A－1.运算结果是同时被送出的，当f3f2f1被置某一个数时,对应的芯片244的使能端有效，那么相应的功能就被出去显示。当f３f2ｆ1被置1１１、000，1０1、１1０时第一片２４４始终有效,此时输出的是哪一种功能则取决于这几个数所控制的算术运算电路在进行的是哪一种功能了，它们都是经过一定的门器件进行控制的。输出除了显示这8中功能外,还显示了算术运算中的溢出与进借位显示。

器件清单：74LS1８38 ?片 7４LS２44 5片 ７4LS３7３ 2片 74LS１61 1片

74ＬS157 1片 74LS0４ 7４LＳ08 74LＳ32

74LS136 2片 74LS１1 2片 74LS47 3片

数码管 3个 二极管 若干 电阻若干 导线若干

各部分功能：