四位二進(jìn)制加法器課程設(shè)計(jì)

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流四位二進(jìn)制加法器課程設(shè)計(jì).精品文檔.長 安 大 學(xué)電工與電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)四位二進(jìn)制加法器專 業(yè) _ 車輛工程_ 班 級(jí) 姓 名 指導(dǎo)教師 李 民 日 期 _2012.6.1115_評(píng) 語 評(píng)閱人： 日期：目錄一、 評(píng)語2二、題目名稱2三、技術(shù)要求4四、 摘要及前言4五、 總體設(shè)計(jì)方案的論證及選擇41、加法器的選取42、譯碼器的選取43、數(shù)碼管的選取5六、 設(shè)計(jì)方案的原理，總體電路圖51、總體原理圖52、總體接線圖6七、 單元電路設(shè)計(jì)，主要元器件選擇與電路參數(shù)計(jì)算61、數(shù)據(jù)開關(guān)設(shè)計(jì)62、加法器設(shè)計(jì)73、譯碼器設(shè)計(jì)84、數(shù)碼管設(shè)計(jì)11八、 元器件

2、清單12九、 收獲與體會(huì)12十、 參考文獻(xiàn)13十一、 鳴謝13十二、附錄13一、 題目名稱四位二進(jìn)制加法器二.技術(shù)要求1.四位二進(jìn)制加數(shù)與被加數(shù)輸入2.二位數(shù)碼管顯示三、前言及摘要四位二進(jìn)制加法器的設(shè)計(jì)包括：1、四位二進(jìn)制加數(shù)和被加數(shù)的輸入，2、兩個(gè)數(shù)的相加運(yùn)算及和的輸出，3、將兩個(gè)數(shù)的和通過譯碼器顯示在數(shù)碼管上。二進(jìn)制數(shù)的輸入可以通過數(shù)據(jù)開關(guān)實(shí)現(xiàn)，用加法器可以進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算。兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)相加后的和在十進(jìn)制數(shù)的030內(nèi)，其中產(chǎn)生的進(jìn)位和對(duì)十進(jìn)制數(shù)十位的判斷和顯示是重點(diǎn)和難點(diǎn)，這需要通過譯碼器來實(shí)現(xiàn)。對(duì)數(shù)據(jù)譯碼后即可用合適的數(shù)碼管與譯碼器相連，顯示數(shù)據(jù)。四、總體設(shè)計(jì)方案的論證及元件選

3、擇1、加法器的選擇在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，邏輯操作及數(shù)字大小比較等操作，實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)算功能的電路時(shí)加法器。加法器是一種邏輯組合電路，主要功能是實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的算數(shù)加法運(yùn)算。加法器有兩種基本類型：半加器和全加器。半加器是指對(duì)兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)位進(jìn)行加法，輸出一個(gè)結(jié)果位和進(jìn)位，不產(chǎn)生進(jìn)位輸入的加法器電路，是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算電路。全加器是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)及低位來的進(jìn)位數(shù)相加，求得和數(shù)及向高位進(jìn)位的邏輯電路。根據(jù)加法器的工作速度選取超前進(jìn)位加法器。在本設(shè)計(jì)中選取全加器74LS283。2、譯碼器選擇譯碼是編碼的逆過程，是將二進(jìn)制代碼按其編碼時(shí)的原意譯成對(duì)應(yīng)的信號(hào)或十進(jìn)制數(shù)碼。譯碼器是

4、組合邏輯電路的一個(gè)重要器件，可分為：變量譯碼和顯示譯碼兩類。變量譯碼一般是一種較少輸入變?yōu)檩^多輸出的器件，一般分為2n譯碼和8421BCD譯碼。顯示譯碼主要解決二進(jìn)制數(shù)顯示成對(duì)應(yīng)的十或十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換功能，有七段譯碼器和八段譯碼器，此處選擇74LS247，控制共陽極數(shù)碼管。3、數(shù)碼管的選擇數(shù)碼管數(shù)一中發(fā)光半導(dǎo)體器件，基本單位是發(fā)光二級(jí)管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段和八段數(shù)碼管，按發(fā)光二級(jí)管的連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二級(jí)管的陽極接到一起形成公共陽極，使用時(shí)將公共 陽極接到+5v，當(dāng)某一字段發(fā)光二級(jí)管陰極為低電平時(shí)，該字段點(diǎn)亮，為高電平時(shí)就不亮；共陰極數(shù)碼管是將

5、所有發(fā)光二級(jí)管的陰極接到一起形成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地線，當(dāng)某一字段二極管的陽極為高電平時(shí)，該字段點(diǎn)亮，為高電平時(shí)就不亮。上述選取的74LS247譯碼器，為了與該譯碼器配用，因此選取BS204數(shù)碼管。五、方案的原理圖和總體電路圖1、原理圖2、電路圖六、單元電路設(shè)計(jì)，主要元器件選擇與電路參數(shù)計(jì)算1.數(shù)據(jù)開關(guān)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中共用到8個(gè)數(shù)據(jù)開關(guān)，用圖示四個(gè)數(shù)據(jù)開關(guān)來控制加數(shù)A3，A2，A1，A0的輸入。同理，被加數(shù)的輸入也如下圖所示用到四個(gè)數(shù)據(jù)開關(guān)，不再作圖說明。2、加法器設(shè)計(jì)74LS283是由超前進(jìn)位電路構(gòu)成的快速進(jìn)位的4 位全加器電路，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)四位二進(jìn)制的全加。其集成芯片引腳圖如上圖所示。加

6、進(jìn)位輸入C0 和進(jìn)位輸出C1主要用來擴(kuò)大加法器字長，作為組間行波進(jìn)位之用。由于它采用超前進(jìn)位方式，所以進(jìn)位傳送速度快。74LS283邏輯說明：設(shè)有兩組數(shù)據(jù)輸入端A3，A2，A1，A0，B3，B2，B1，B0和進(jìn)位信號(hào)輸入端C0，和信號(hào)有S4,S3,S2,S1及進(jìn)位信號(hào)C1輸出。八個(gè)輸入端分別接一個(gè)數(shù)碼開關(guān)，五個(gè)輸出端接譯碼器。74LS283引腳圖74LS283真值表A3 A2 A1 A0B3 B2 B1 B0C1S4 S3 S2 S10 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0

7、0 10 0 0 10 0 0 10 0 0 10 0 0 10 0 0 10 0 0 10000000000 0 0 00 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 0 1 0 0 13、譯碼器設(shè)計(jì)（1）譯碼器X的設(shè)計(jì)該譯碼器有五個(gè)輸入端，八個(gè)輸出端，用于實(shí)現(xiàn)將74LS283輸出的五個(gè)信號(hào)進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)換為八位8421碼輸出至下部分的電路。其邏輯狀態(tài)表：十進(jìn)制數(shù)輸 入輸 出C1S4S3S2S1Y4Y3Y2Y1X4X3X2X10123456789101112131415161718192021222324252627282930000000000

8、000000011111111111111100000000111111110000000011111110000111100001111000011110000111001100110011001100110011001100101010101010101010101010101010100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000111111111110000000000111111111100000000001000000001100000000110000000011

9、0000011110000001111000000111100000110011000011001100001100110000101010101010101010101010101010邏輯表達(dá)式Y(jié)3=0Y2=0Y1=C1S3S2 + C1S3S1+C1S2S1+C1S3S2S1S0Y0=C1S3S2+C1S3S1+C1S3S2S1+C1S3S2S1S0X3=C1S3S2S1+C1S3S2S1+C1S3S2S1X2=C1S2+C1S3S2X1=S2S1+C1S3S1 +C1S3S1+C1S3S2S1X0=C1S3S0 + C1 +C1S3S2 +C1S3S1S0（2）74LS247譯碼器設(shè)計(jì)

10、74LS247譯碼器說明：七段顯示譯碼器的主要功能是把8421BCD碼譯成對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的7個(gè)字段信號(hào)，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)碼。A3,A2,A1,A0是8421BCD碼的4位輸人信號(hào)，a,b,c,d,e,f,g是七段譯碼輸出信號(hào)，LT，RBI，BI為控制端。燈測(cè)試輸人端LT：當(dāng)LT=0，BI1時(shí)，無論A3A0為何種狀態(tài)，a,b,c,d,e,f,g的狀態(tài)均為0，數(shù)碼管七段全亮，顯示“8”字形，用以檢查七段顯示器各字段是否能正常工作。滅零輸入端RBI：當(dāng)RBI0時(shí)，且LT1，BI0時(shí)，若A3A0的狀態(tài)均為0，則所有光段均滅，在數(shù)字顯 示中用以熄滅不必要的0。滅燈輸人/滅零輸出端BI：當(dāng)B

11、I0時(shí)，無論LT，RBI及數(shù)碼輸人A3A0狀態(tài)如何，輸出a,b,c,d,e,f,g均 為1，七段全滅，不顯示數(shù)字；當(dāng)BI1時(shí)，顯示譯碼器正常工作。 74LS247引腳圖74LS247功能表4、數(shù)碼管設(shè)計(jì)（1）8字高度：8字上沿與下沿的距離。比外型高度小。通常用英寸來表示。范圍一般為0.25-20英寸。（2）長*寬*高：長數(shù)碼管正放時(shí)，水平方向的長度；寬數(shù)碼管正放時(shí)，垂直方向上的長度；高數(shù)碼管的厚度。（3）時(shí)鐘點(diǎn)：四位數(shù)碼管中，第二位8與第三位8字中間的二個(gè)點(diǎn)。一般用于顯示時(shí)鐘中的秒。半導(dǎo)體七段顯示器分為共陰極接法和共陽極接法兩種，此處為74LS247譯碼器配套選用BS204共陽極數(shù)碼管。即若需

12、某字段亮，則需使該字段為低電平。發(fā)光二級(jí)光的正向工作電壓一般為1.5V3V，驅(qū)動(dòng)電流需要幾毫安至幾十毫安。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在每個(gè)二極管支路串接限流電阻以防電流過大而損壞二極管。LED數(shù)碼管的共陽極接法七、元器件清單邏輯開關(guān) 8個(gè)74LS283加法器 1個(gè)譯碼器X 1個(gè)74LS247譯碼器 2個(gè)BS204數(shù)碼管 2個(gè)510歐電阻 14個(gè)八、收獲與體會(huì)這次設(shè)計(jì)四位二進(jìn)制加法器是我們上大學(xué)以來的第一次課程設(shè)計(jì)，它給我留下的記憶十分深刻。這次實(shí)踐使我對(duì)數(shù)字電路有了進(jìn)一步的了解，在設(shè)計(jì)的過程中，通過翻閱資料，上網(wǎng)搜索，當(dāng)然也包括問老師和同學(xué)，我對(duì)各電路器件及原理有了更深層次的認(rèn)識(shí)，既增強(qiáng)了我的理解能力，

13、也使我能更好的運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)。這次設(shè)計(jì)過程中我們小組遇到的困難也不少。起初我們希望通過使用“判九法”來實(shí)現(xiàn)向高位的進(jìn)位，但是這種方法在輸出結(jié)果大于九之后電路過于復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)，隨后我們放棄了這種方法。后來，我們開始設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的譯碼器（譯碼器X）。為了實(shí)現(xiàn)該譯碼器的功能，我們通過它的邏輯狀態(tài)表來計(jì)算邏輯表達(dá)式，然后利用邏輯表達(dá)式搭接門電路，完成該譯碼器的設(shè)計(jì)。在門電路的搭接過程中，我們使用軟件Multisim這個(gè)過程仿真電路，這個(gè)過程很坎坷，至今我們對(duì)譯碼器X的設(shè)計(jì)仿真工作還沒有完成，但是我們有決心將它設(shè)計(jì)完成。此外，我還體會(huì)到，我們書本上所學(xué)的知識(shí)和實(shí)際的東西相差甚遠(yuǎn)，我們所不懂的知識(shí)還有很多，因此今后我們要更加注重實(shí)際方面的鍛煉和運(yùn)用。在解決問題的過程無疑也是對(duì)自己自身專業(yè)素質(zhì)的一種提高與肯定。此次設(shè)計(jì)不僅增強(qiáng)了自己在專業(yè)設(shè)計(jì)方面的信心，鼓舞了自己，更是一次興趣的培養(yǎng)。這是一次難得的