实验二：通用寄存器单元实验
一、实验目的
了解通用寄存器的组成和硬件电路，利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能。
二、实验内容
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数据输入通用寄存器
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寄存器内容无进位位左移实验
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寄存器内容无进位位右移实验
三、实验步骤和结果
实验一：数据输入通用寄存器
● 把RA-IN（8芯的盒型插座）与右板上二进制开关单元中的J01插座相连(对应二进制开关H16~H23)，把RA-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ6相连。
● 把RACK连到脉冲单元的PLS1，把ERA、X0、X1、RA-O、M接入二进制拨动开关。（请按下表接线）。
| 控制信号 | 接入开关位号 |
|---|---|
| RACK | PLS1 孔 |
| X0 | H12 孔 |
| X1 | H11 孔 |
| ERA | H10 孔 |
| RA-O | H9 孔 |
| M | H4 孔 |
接线图示：
图1 接线
● 二进制开关H16~H23作为数据输入，置42H（对应开关如下表）。
| H23 | H22 | H21 | H20 | H19 | H18 | H17 | H16 | 数据总线值 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 8位数据 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 42H |
置各控制信号如下：
| H12 | H11 | H10 | H9 | H4 |
|---|---|---|---|---|
| X0 | X1 | ERA | RA-O | M |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
● 按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。
● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，把42H打入通用寄存器。
●此时数据总线上的指示灯IDB0~IDB7 应该显示为42H。由于通用寄存器内容不为0，所以LED（ZD）灯灭。
图2 实验结果显示为42H
实验二：寄存器内容无进位位左移实验
● 按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。实现左移功能，置各控制信号如下：
| H12 | H11 | H10 | H9 | H4 |
|---|---|---|---|---|
| X0 | X1 | ERA | RA-O | M |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
● 按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。
● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值左移。
● 此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7 应该显示为84H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。
图3 实验结果显示为84H
● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值左移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为09H。若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。
图4 实验结果显示为09H
实验三：寄存器内容无进位位右移实验
● 按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。实现右移功能，置各控制信号如下：
| H12 | H11 | H10 | H9 | H4 |
|---|---|---|---|---|
| X0 | X1 | ERA | RA-O | M |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
● 按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。
● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值右移。
● 此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7 应该显示为21H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。
图5 实验结果显示为21H
● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值右移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为90H。若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。
图6 实验结果显示为90H
附：通用寄存器的逻辑
通用寄存器（8位并入并出移位寄存器）
| CLR | X1 X0 | CLK | SL SR | QA~AH |
|---|---|---|---|---|
| 0 | X X | X | X X | 全 0 |
| 1 | X X | 0 | X X | 保持不变 |
| 1 | 1 1 | 上升沿 | X X | 并行接数A~H |
| 1 | 0 1 | 上升沿 | X 0 | 右移 移入0 |
| 1 | 0 1 | 上升沿 | X 1 | 右移 移入1 |
| 1 | 1 0 | 上升沿 | 0 X | 左移 移入0 |
| 1 | 1 0 | 上升沿 | 1 X | 左移 移入1 |
四、实验总结
通过本次实验，我成功实现了数据的输入以及左移和右移操作，观察了寄存器在不同控制信号下的表现，进一步加深了对通用寄存器工作原理的理解。在实验中，LED指示灯的状态变化与寄存器内容的变化相对应，验证了实验的有效性。这次实验不仅增强了我对通用寄存器硬件结构的理解，也提升了我在数字电路操作方面的实践能力。通过对控制信号的设置和脉冲信号的触发，我掌握了数据在寄存器中流动和变化的过程。在未来的学习中，我计划继续探索更复杂的数字电路设计，以进一步提升我的专业技能。