计算机系统笔记-各种芯片的应用

一、集成寄存器的应用
用寄存器74LS373设计六位密码锁（例如000001），若用户输入密码和设置密码相同，按下确认键时，开锁指示灯点亮，否则，开锁指示灯不亮。

预习：74373是具有三态输出，高电平锁存的8位锁存器
1、当使能信号OE#有效，在clk信号上升沿后，数据会从D0-D7打入到Q0~Q7锁存起来
2、当clk处于高电平的时候，Q端的信号被锁存，信号保持不变
3、当OE处于高电平的时候，Q端处于高阻状态
原理：当输入密码，并且按下确认键的时候，74373将D7-D0信号锁存在Q端，两个74138译码之后会有两个0端输到或非们，使得或非门输出高电平，使得灯亮。
设计电路：

二、集成计数器的应用
1、用十进制计数器74HC160构成100进制计数器，用两位数码管显示计数值，计满100个脉冲，指示灯亮。
预习：
74160，是一个4位二进制的计数器，它具有异步清除端与同步清除端
功能表：

2、用四位十六进制（模16）计数器74HC161构成256进制计数器。
预习：74161和74160功能基本相同

3、利用74HC161同步装载（LOAD）功能设计模为11的加法计数器。

4、利用74HC161异步清零（MR）的功能设计模为11的加法计数器。


三、存储器的应用
(1)写入两个数据到存储器中
如图接好电路，储存器62256片选信号接地，读写使能信号、接高电平，预置好第一个数据（如D7_{D0=0001,0001），设置好第一个数据的存放地址（如A14}A0=000,0000,0000,0001），然后将写使能信号置低电平，启动写数据功能，将数据D7~D0=0001,0001存储到62256地址 A14_{A0=000,0000,0000,0001单元中。然后置为高电平，设置第二个数据（例如D7}D0=0001,0011）和存放地址（A14~A0=000,0000,0000,0010），再次将置低，完成写入第二个数据操作。
(2)将写入的两个数据读出，检查是否写入正确。
把储存器读写使能信号、均接高电平，读、写处于无效状态，将储存器数据线D7_{D0与外接逻辑电平断开，储存器地址不变（A14}A0=000,0000,0000,0010），然后将读使能信号置低电平，启动读数据功能，观察储存器的D7_{D0的电平是否为0001,0011，然后，又使读使能信号置高电平，改变地址为（A14}A0=000,0000,0000,0001），再次将读使能信号置低电平，启动读数据功能，观察储存器D7~D0的电平是否为0001,0001。

问题
（1）写操作之前，应该先设置什么信号，再令写使能信号有效？
答： 先把CE置为低电平，OE信号和WE信号为高电平，设置好D端要写的数据，再使得WE有效
（2）写数据时，开关DIPSW_8应合上还是断开？读数据时，开关DIPSW_8应合上还是断开？
答： 写数据的时候要合上，读数据的时候要断开

四、ad与da的转换
（1）仿真软件Proteus。元件：ADC0804芯片 1片，1K电位器（POT-HG）1只，200Ω电阻10只，10K电阻1只，电容150PF，指示灯LED-Yellow 8只，时钟Clock；端口：Power及Ground；仪器：直流电压表DC VOLTMETER。
（2） ADC0804芯片功能
工作电压：+5V，即VCC=+5V。模拟转换电压范围：0～+5V，即0≤Vin≤+5V。分辨率：8位，即分辨率为1/28=1/(256-1)，转换值介于0～255之间。转换时间：100us（fCK=640KHz时）。转换误差：±1LSB。参考电压：2.5V，即Vref/2=2.5V。
ADC0804各个引脚名称及作用如下所述。
Vin（+）、Vin（-）：两个模拟信号输入端，可以接收单极性、双极性和差模输入信号。
DB0-DB7：具有三态特性数字信号输出端，输出结果为八位二进制结果。
CLKIN：时钟信号输入端。CLKR:内部时钟发生器的外接电阻端，与CLK端配合可由芯片自身产生时钟脉冲，其频率计算方式是：fck=1/(1.1RC）。
CS：片选信号输入端，低电平有效。
WR：写信号输入端，低电平启动AD转换。
RD：读信号输入端，低电平输出端有效。
INTR：转换中断提供端，AD转换结束后，低电平表示本次转换已完成。
VREF/2：参考电平输入，决定量化单位。
VCC：芯片电源5V输入。
AGND:模拟电源地线。
DGND:数字电源地线。

ADC0804工作过程： CS先为低电平，WR随后置低，经时间tw（WR）L后，WR置高，随后AD转换器被启动，并且在经过一段时间后，模数转换完成，转换结果存入数据锁存器，同时INTR自动变为低电平，通知微处理器本次转换已结束。我们可以在启动A/D转换后，经过延时一段时间，直接读取A/D转换数据结果，读取结束后再启动一次A/D转换，如此循环下去。

问题
(1)转换时钟的作用是什么功能的信号？
答： SCLK的上升沿捕捉数据，在下降沿读取数据
(2)CPU在检测A/D转换完成后，可读取数据，CPU应该检测ADC的哪个引脚信号？
答：模数转换完成，转换结果存入数据锁存器，同时INTR自动变为低电平，通知微处理器本次转换已结束。我们可以在启动A/D转换后，经过延时一段时间，直接读取A/D转换数据结果，读取结束后再启动一次A/D转换，如此循环下去

五、验证四位算术逻辑运算单元（ALU）74HC181的功能
计算机CPU由运算器和控制器组成，运算器的核心为ALU，即算术逻辑运算单元。74HC181是简单的4位ALU，M决定是算术还是逻辑运算，S3S2S1S0决定是16种算术运算和16种逻辑运算中的哪一种。74HC181功能如下：（只有当M0=0，也就是处于算数运算的时候才有CN是否进位的概念）

实例：

对实例的理解：S3~S0=0时候
M=0，CN=1（进位为0），F0_{F3输出的是A0}A3的数据
M=0，CN=0（进位为1），F0_{F3输出的是A0}A3的数据再加1，例如输出0000+1=0001；
逻辑运算的时候，CN无效
以此类推
六、验证节拍信号发生器功能
CPU按照一定的节拍完成任务，在不同的节拍时间，CPU要产生不同的操作控制信号，完成不同的操作，因此，CPU内部时序电路必须生成节拍信号。图7.4是M0 M1 M2 M3是四个节拍信号，T是CPU时钟周期信号，节拍信号脉冲宽度为一个CPU时钟周期时间。（一个节拍信号，是一个完整的cpu时钟周期）

实例

七、各种锁存器的功能
（1）具有三态输出的四位数据缓存器74244
功能介绍：当使能信号OE#有效，即为低电平时，数据从输入端A3A2A1A0传输到输出端Y3Y2Y1Y0 ；当使能信号OE#为高电平时，输出端Y3Y2Y1Y0处于高阻状态。


（2）具有三态输出、上升沿锁存的8位锁存器74347
当使能信号OE#有效，即为低电平时，在CLK信号上升沿后，数据从输入端D7D6D5D4D3D2D1D0打入到锁存器Q端Q7Q6Q5Q4 Q3Q2Q1Q0保存；CLK信号无上升沿时，锁存器Q端数据Q7Q6Q5Q4 Q3Q2Q1Q0保持不变。当使能信号OE#为高电平时，Q端Q7Q6Q5Q4 Q3Q2Q1Q0处于高阻状态。

（3）具有三态输出、高电平锁存的8位锁存器74373
（在前面也介绍过）
74373是具有三态输出，高电平锁存的8位锁存器
1、当使能信号OE#有效，在clk信号上升沿后，数据会从D0-D7打入到Q0~Q7锁存起来
2、当clk处于高电平的时候，Q端的信号被锁存，信号保持不变
3、当OE处于高电平的时候，Q端处于高阻状态

（4）具有复位功能、上升沿锁存的8位锁存器74273
（和上面的锁存器功能一样）