东南大学计算机组成原理实验报告

实验一门电路
一、实验目的
1.验证常用TTL集成门电路逻辑功能。

2.掌握各种门电路的逻辑符号。

3.掌握Quartus软件的使用。

4.了解集成电路的外引线排列及其使用方法。

二、实验原理和电路
集成逻辑门电路是最简单、最基本的数字集成元件。

任何复杂的组合电路和时序电路都可用逻辑门通过适当的组合连接而成。

目前已有门类齐全的集成门电路，例如“与门”、“或门”、“非门”、“与非门”、“或非门”等。

掌握逻辑门的工作原理，熟练、灵活地使用逻辑门是数字技术工作者所必备的基本功之一。

TTL门电路
TTL集成电路由于工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏而使用较广。

在后面的实验中采用74系列TTL集成电路。

它的工作电压为5V±0.5V，逻辑高电平1时≥2.4V，低电平0时≤0.4V。

三、实验内容和步骤
TTL门电路逻辑功能验证
1、首先建立工程（以后每个实验都要分别建立）。

按图1在Quartus软件中
调入相应的标准门电路，并把输入端，输出端分别设置好。

2、新建波形文件，按状态表1中“与”一栏输入A、B（0、1）信号，观察
输出结果（发光二极管亮为1，灭为0）填入表1中。

3、按同样的方法，验证“或门”7432，“与非门”7437，“反相器”7404的
逻辑功能，并把结果填入表1中。

4、Quartus仿真结果（功能防真和时序防真）
(a) 与门Q=A•B 功能仿真
时序仿真
(a) 与门Q=A•B
(b) 或门Q=A﹢B 功能仿真
时序仿真
(b) 或门Q=A﹢B
(c) 与非门Q= A•B
功能仿真
时序仿真
(c) 与非门Q= A•B
(d) 反相器Q= A
功能仿真
时序仿真
(d) 反相器Q= A 表1 逻辑功能表
实验二译码器
一、实验目的
1、掌握译码器的工作原理和特点。

2、熟悉常用译码器的逻辑功能和应用。

二、实验原理和电路
所谓“译码”就是把代码的特定含义“翻译”出来的过程，而实现译码操作的电路称为译码器。

三、实验内容和步骤
译码器实验
译码器选用74138，其引脚排列见附录。

按下图接线，输入G1、G2AN、G2BN、C、B、A信号，观察LEDY0N～Y7N。

使能信号G1、G2AN、G2BN满足110条件时，译码器选通。

实验原理图
Quartus仿真结果
表3
实验三触发器
一、实验目的
1熟练掌握触发器的两个基本性质――两个稳态和触发翻转。

2.掌握触发器的逻辑功能和触发方式。

二、实验原理和电路
触发器可以根据时钟脉冲输入分为两大类：一类是没有时钟输入端的触发器，称为基本触发器；另一类有时钟脉冲输入端的触发器，称为时钟触发器。

三、实验内容和步骤
时钟触发器
实验选用常用的上升沿触发的7474双D功能的触发器（引脚排列见附录）。

按图7 接线，其中1D、1PRN、1CLRN3，1CP分别作为输入信号；输出信号为1Q 和1Q。

实验接线图
接通电源，按下列几步验证D触发器功能：
（1）.置1PRN＝0，1CLRN＝1，则Q＝0，按动单次脉冲，Q和Q状态不变，改变1D，Q和Q仍不变。

（2）置1CLRN＝0，1PRN＝1，则Q＝1；按动单次脉冲或改变1D，Q和Q状态不变。

（3）置1CLRN＝1，1PRN＝1，若1D＝1，按动单次脉冲，则Q＝1。

若1D＝0，按动单次脉冲，则Q＝0。

（4）改动接线，把Q和1D相连接，按动单次脉冲，在脉冲上升沿时，Q翻转，n+1n
Quartus仿真结果
功能仿真
时序仿真
实验四 计数器
一、实验目的
1、熟悉由计数器电路及其工作原理。

2、掌握常用集成电路计数器及其应用方法。

二、实验原理和电路
所谓计数，就是统计脉冲的个数，计数器就是实现“计数”操作的时序逻辑电路。

计数器的应用十分广泛，不仅用来计数，也可以用作分频、定时。

图8 三、实验内容和步骤
集成计数器74161（引脚排列见附录，功能表见表6）的功能验证和应用。

接线见图8 ，按图8画原理图。

接线检查后，接通电源，进行74161功能验证。

（1）清零： CLRN ＝0，则输出Q0～Q3全为0，所接的4个发光二极管
LED
全灭；
（2）置数：设计数初值（即D3、D2、D1、D0＝1010），再设置LDN＝0、CLRN ＝1，CP设置上升沿作用，输出Q3、Q2、Q1、Q0＝1010，即数据并行置入计数器中。

（3）保持功能：置CLRN＝LDN＝1，ENT＝0或ENP＝0，则计数器保持，此时CP设置上升沿作用，计数器输出Q0～Q3不变（输出状态不变）。

（4）计数：置CLRN＝LDN＝1，ENT＝ENP＝1，则74161处于计数器状态。

这时，此时CP设置上升沿作用，输出Q3、Q2、Q1、Q0显示十六进制计数状态，即从0000→0001→…1111进行顺序计数，当计数到1111时，进位输出即Co＝1。

表6 74161功能表
Quartus仿真结果
功能仿真
时序仿真
实验五存储器和ALU
实验目的
1、熟悉CPU各部分组件
2、模拟各部分组件单独功能与组合功能
二、实验原理和电路
主要器件有ALU，存储器，PC，寄存器。

三、实验内容和步骤
在data里分时间输入两个数a和b，通过ALU计算出两个数的和功能仿真
时序仿真
实验心得：
通过应用软件进行基本器件的功能和时间仿真实验，让我们进一步加深了的对元件功能的认识，加深了对功能实现过程的了解，并且获得的别样的乐趣。

我们觉得这种课程很有意义：对学习计算机的底层的实现，了解计算机是怎么工作的有重要的意义。