”前面的文章介紹邏輯算術(shù)運(yùn)算芯片(SN74181)實(shí)現(xiàn)4位的邏輯和算術(shù)運(yùn)算，用兩個(gè)芯片級(jí)連實(shí)現(xiàn)8位運(yùn)算。目標(biāo)是逐步實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的8位CPU的芯片邏輯”

01實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

研究邏輯算術(shù)芯片SN74181的進(jìn)位原理，用兩個(gè)芯片級(jí)連實(shí)現(xiàn)8位的ALU（algorithm logic unit / 計(jì)算邏輯單元）。希望從現(xiàn)在開(kāi)始能夠逐步實(shí)現(xiàn)一個(gè)最最簡(jiǎn)單的8位CPU邏輯，具有8位的ALU是第一步。

1.2 知識(shí)點(diǎn)

計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，其核心就是基本的邏輯運(yùn)算（與、或、非等）和算術(shù)計(jì)算（加法等）。

02實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1 實(shí)驗(yàn)器材

要完成本次實(shí)驗(yàn)，我們需要如下的元器件。

• 2個(gè)SN74181芯片
• 8個(gè)數(shù)碼管
• 面包板（可選，沒(méi)有面包板，需要把元器件直接連接，容易出問(wèn)題）
• 樹(shù)莓派GPIO擴(kuò)展組件（可選，建議選擇）

2.2 元器件解釋

SN74181芯片：

接前一篇,級(jí)聯(lián)的關(guān)鍵

2.3 芯片級(jí)聯(lián)的工作原理

關(guān)鍵是將低4位芯片的Cn+4針腳連接高4位芯片的Cn針腳（如圖2），觀察SN7481芯片的邏輯(如圖1)，低4位的Cn+4輸出作為高4位芯片的Cn輸入

低4位芯片設(shè)置M=H Cn=H進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，當(dāng)無(wú)需進(jìn)位時(shí)Cn+4 = H，則高4位芯片進(jìn)行如圖1的“Cn=H"的操作。當(dāng)?shù)?位計(jì)算之后需要進(jìn)位的時(shí)候，Cn+4 = L，則高4位芯片進(jìn)行如圖1的“Cn=L”的操作，實(shí)現(xiàn)高4位+1操作。如此完成8位的算術(shù)運(yùn)算。

圖1 SN74181芯片運(yùn)算邏輯圖

03實(shí)驗(yàn)過(guò)程

3.1 接線(xiàn)

圖2 SN74181芯片級(jí)聯(lián)成8位ALU電路圖

說(shuō)明：

1、通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇兩種模式可以測(cè)試芯片，開(kāi)關(guān)全部置4，由樹(shù)莓派GPIO控制針腳電壓；開(kāi)關(guān)置2表示給連接針腳高電壓；開(kāi)關(guān)置3表示給連接針腳低電壓

2、圖中紅色線(xiàn)為關(guān)鍵的連接線(xiàn)

3、請(qǐng)按照上圖進(jìn)行實(shí)際的連線(xiàn)，樹(shù)莓派代碼也按照上圖針腳設(shè)置

3.2 實(shí)驗(yàn)步驟

3.3 實(shí)驗(yàn)代碼

04實(shí)驗(yàn)展示

演示程序采用樹(shù)莓派編程的方式控制輸入，采用8位數(shù)碼管作為輸出；