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Urzia Francesco

elettronica


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Urzia Francesco

Urzia Francesco                                                                                 31/03/01

V^ eb

RELAZIONE DI SISTEMI

TITOLO: prova su ALU (arithmetical- logical unit).

SCOPO: simulare un circuito ALU su EWB e testarne il funzionamento su bread- board.

 

CIRCUITO:

 

TABELLA:

L'integrato 74181 consente l'effettuazione di operazioni aritmetiche e logiche, in logica sia p 757d36h ositiva che negativa.

In logica positiva: all'uno logico corrisponde il livello alto di tensione, allo zero logico, corrisponde il livello basso di tensione.

In logica negativa: all'uno logico corrisponde un livello basso di tensione, allo zero logico corrisponde un livello alto di tensione. Di seguito sono proposte rispettivamente, le due tabelle con i dati attivi alti e i dati attivi bassi.




 

Dati attivi bassi

Selection

ACTIVE LOW DATA

M = H Logic Functions

M = L: Arithmetic Operations

S3

S2

S1

S0

Cn = L (no carry)

Cn = H (with carry)

L

L

L

L

F = A

F = A Minus 1

F = A

L

L

L

H

F = AB

F = AB Minus 1

F =AB

L

L

H

L

F = A + B

F = AB Minus 1

F = (AB)

L

L

H

H

F = 1

F = Minus 1 (2's Compl)

F = Zero

L

H

L

L

F = A + B

F = A Plus (A + B)

F = A Plus (A + B) Plus 1

L

H

L

H

F = B

F = AB Plus (A + B)

F = A Minus B

L

H

H

L

F = A + B

F = A Minus B Minus 1

F = (A + B) Plus 1

L

H

H

H

F = A + B

F = A + B

F = A Minus

H

L

L

L

F = AB

F = A Plus (A + B)

F = A Plus (A + B) Plus 1

H

L

L

H

F = A + B

F = A Plus B

F = A Plus B Plus 1

H

L

H

L

F = B

F = AB Plus (A + B)

F = AB Plus (A + B) Plus 1

H

L

H

H

F = A + B

F = A + B

F = (A + B) Plus 1

H

H

L

L

F = 0

F = A Plus A

F = A Plus A Plus 1

H

H

L

H

F = AB

F = AB Plus A

F = AB Plus A Plus 1

H

H

H

L

F = AB

F = AB Plus A

F = AB Plus A Plus 1

H

H

H

H

F = A

F = A

F = A Plus 1

 

 

Dati attivi alti

Selection

ACTIVE LOW DATA

M = H Logic Functions

M = L: Arithmetic Operations

S3

S2

S1



S0

Cn = L (no carry)

Cn = H (with carry)

L

L

L

L

F = A

F = A

F = A Plus 1

L

L

L

H

F = A + B

F = A + B

F =(A + B) Plus 1

L

L

H

L

F = AB

F = A + B

F = (A + B) Plus 1

L

L

H

H

F = 0

F = Minus 1 (2's Compl)

F = Zero

L

H

L

L

F = AB

F = A Plus (AB)

F = A Plus AB Plus 1

L

H

L

H

F = B

F = (A + B) Plus AB

F = (A + B) Plus AB Plus 1

L

H

H

L

F = A + B

F = A Minus B Minus 1

F = A Minus B

L

H

H

H

F = AB

F = AB Minus 1

F = AB

H

L

L

L

F = A + B

F = A Plus AB

F = A Plus AB Plus 1

H

L

L

H

F = A + B

F = A Plus B

F = A Plus B Plus 1

H

L

H

L

F = B

F = (A + B) Plus AB

F = (A + B) Plus AB Plus 1

H

L

H

H

F = AB

F = AB Minus 1

F = AB

H

H

L

L

F = 1

F = A Plus A

F = A Plus A Plus 1

H

H

L

H

F = A + B

F = (A + B) Plus A

F = (A + B) Plus A Plus 1

H

H

H

L

F = A + B

F = (A + B) Plus A

F = (A + B) Plus A Plus 1

H

H

H

H

F = A

F = A Minus 1

F = A

 

DESCRIZIONE

Il circuito integrato usato in questa prova, è un 74181, esso appartiene alla famiglia CMOS e come caratteristica funziona ad alte velocità. Come sappiamo, i circuiti integrali integrati, sono suddivisi in famiglie logiche, in base alla tecnologia costruttiva utilizzata per la realizzazione delle porte logiche; ci sono essenzialmente due famiglie logiche: TTL e CMOS. Nella famiglia CMOS, non ci sono resistenze interne visto che nelle porte di questi circuiti integrati, la corrente è estremamente bassa e la potenza dissipata è molto minore; ma l'assenza delle resistenze, permette a questa famiglia di raggiungere un grado d'integrazione superiore alla famiglia TTL, ma per contro le porte CMOS sono mediamente più lente delle TTL, inoltre le porte CMOS, hanno dei diodi di protezione che evitano eventuali danneggiamenti a causa delle cariche elettrostatiche. Questo circuito ha la capacità di compiere 16 operazioni binarie con 4-bit.Nei circuiti integrati, sono costruiti diversi circuiti digitali, nel nostro 74181 (circuito aritmetico), viene eseguito un circuito ALU che in genere esegue le operazioni di sottrazione, diminuzione e di trasferimento.

Gi integrati ALU, sono componenti in grado di eseguire, su due operandi ad n bit, diverse operazioni aritmetiche e logiche. Per ottenere queste operazioni, oltre agli ingressi per gli operandi e alle uscite per il risultato, le unità ALU, presentano degli ingressi di selezione che abilitano la funzione desiderata. Come già detto, l'integrato utilizzato per la nostra prova è il 74181, dove gli ingressi A0 : A3 e B0 : B3 sono i due operandi che svolgono le operazioni aritmetiche e logiche. Quando si effettuano le operazioni aritmetiche, i ripetitori interni devono essere azionati da un voltaggio a basso livello che verrà dato dal piedino di modo di controllo. La parola di uscita F, di quattro bit (F0, F1, F2, F3), risulta dalle operazioni su A e B.

Nella figura a fonda pagina, è visibile un'uscita denominata A = B, questa è un uscita chiamata open connetor che permette di utilizzare la connessione wired- and per stabilire l'eguaglianza di parole di più di quattro bit.

L'ingresso Cn (carry input) e l'uscita (carry output ) sono utilizzati nelle addizioni, in cui indicano un riporto e nelle sottrazioni, dove Cn+4 indica un prestito.

L'ingresso di controllo M, indica con il suo livello, il tipo di operazione da svolgere (logica o aritmetica).

Come tutti i circuiti integrati, il 74181, ha una alimentazione a +5V che gli viene data al piedino Vcc, e la massa (piedino GND).

Le uscite di carry generate G e carry propagate P, consentono l'effettuazione di operazioni aritmetiche ad elevata velocità .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dopo aver simulato il circuito con EWB, siamo passati al collaudo del circuito. Il circuito da noi montato, è in grado di eseguire 32 differenti operazioni su due operandi a 4 bit. I due operandi e l'operazione da eseguire possono essere impostati con dei microswitch; che prendono il posto degli interruttori per motivi di comodità. Dandogli le combinazioni da noi volute attraverso i microswitch, l'integrato svolgeva diverse operazioni e i risultati venivano visualizzati tramite 5 diodi led. La prova si è svolta con successo senza particolari difficoltà.







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