數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告-萬(wàn)年歷

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上北京工商大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué) 院： 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 信實(shí) 學(xué) 生 姓 名： 薛子朦 學(xué) 號(hào)： 課程設(shè)計(jì)題目： 1.具有運(yùn)算及存儲(chǔ)功能的計(jì)算機(jī) 2.數(shù)字萬(wàn)年歷 設(shè) 計(jì) 時(shí) 間： 2012/12.23至2012/12.26 題目要求：一.運(yùn)算存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)自行設(shè)計(jì)指令，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)字相加或相減的運(yùn)算，指令得到譯碼后控制存儲(chǔ)器的相關(guān)元件，使數(shù)據(jù)輸入目的地并用代碼存在存儲(chǔ)器里，用0、1字符串來(lái)表示；最后運(yùn)算的結(jié)果要有所表示；可參考馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。二.數(shù)字萬(wàn)年歷實(shí)現(xiàn)萬(wàn)年歷數(shù)字顯示功能，能顯示準(zhǔn)確的年（平年閏年）、月（大小月）、星期、日、小時(shí)、分鐘

2、、秒，并能實(shí)現(xiàn)上鬧鐘功能。一、設(shè)計(jì)目的1、掌握不同集成芯片的邏輯功能及使用方法2、掌握加法器、存儲(chǔ)器的工作原理3、掌握數(shù)字電子鐘及萬(wàn)年歷的組成及工作原理4、數(shù)字電子鐘及萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與制作5、熟悉multisim電子電路設(shè)計(jì)及仿真軟件的應(yīng)用6、靈活運(yùn)用課本知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題7、鍛煉主動(dòng)思考的思維方式二、設(shè)計(jì)思路-運(yùn)算、存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)1.74LS283超前進(jìn)位并行加法器的串接可以計(jì)算八位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算2將輸出的八位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成三位十進(jìn)制數(shù)，通過(guò)數(shù)碼管顯示3.通過(guò)8421BCD碼編碼器，將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成四位二進(jìn)制數(shù)4.選擇74LS283超前進(jìn)位并行加法器的組合形成8421BCD碼加法器5.編碼器與7

3、4LS283加法器相接，通過(guò) 8421BCD碼加法器串接可以計(jì)算三位十進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算，輸出結(jié)果通過(guò)數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)思路-數(shù)字萬(wàn)年歷 1、設(shè)計(jì)60進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)秒-分及分-時(shí)的計(jì)數(shù)功能2、設(shè)計(jì)24進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)-日的計(jì)數(shù)功能3、設(shè)計(jì)31、30、29、28制天計(jì)數(shù)器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)不同月份的月計(jì)數(shù)功能4、設(shè)計(jì)12機(jī)制月計(jì)數(shù)器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)月-年計(jì)數(shù)功能5、設(shè)計(jì)7進(jìn)制周計(jì)數(shù)器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)日-周計(jì)數(shù)功能6、設(shè)計(jì)閏年平年不同月份不同進(jìn)制邏輯電路7、設(shè)計(jì)調(diào)整時(shí)間電路8、整合所有電路并根據(jù)演示需要增加控制開(kāi)關(guān)三、系統(tǒng)綜述（運(yùn)算、存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)）控制電路是總體電路的樞紐，是控制電路開(kāi)啟和關(guān)閉的部分。電路的控

4、制可以采用多種方式，諸如開(kāi)關(guān)、脈沖等。本次設(shè)計(jì)主要側(cè)重于三位十進(jìn)制數(shù)（000到255）的輸入，于是就要通過(guò)一個(gè)雙擲開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)高低電平的輸入，雙擲開(kāi)關(guān)的另外兩頭一個(gè)接高電平5伏電壓，一個(gè)接地，通過(guò)開(kāi)關(guān)的開(kāi)和關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)1和0的輸入，這樣就實(shí)現(xiàn)了電路的控制。本次設(shè)計(jì)一共用到54個(gè)雙擲開(kāi)關(guān)，其型號(hào)為SPDT。開(kāi)關(guān)從下往上、從左往右依次來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)1到9的輸入，其中開(kāi)關(guān)都斷開(kāi)表示0的輸入。在如圖所示的部分開(kāi)關(guān)電路中，J1到J9別表示1到9，實(shí)現(xiàn)了0到9的輸入。編碼電路是總體電路的第二部分，其主要作用是實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換，本次設(shè)計(jì)中要用到的是10線-4線優(yōu)先編碼器74LS147，通過(guò)輸入一個(gè)十進(jìn)

5、制數(shù)轉(zhuǎn)換到了四位二進(jìn)制數(shù)，由于74LS147的輸入和輸出都是低電平有效，因此輸出的是四位十進(jìn)制數(shù)的反碼，而后面要進(jìn)行計(jì)算，則此時(shí)必須將輸出的四個(gè)數(shù)接到非門(mén)，然后輸出，這次設(shè)計(jì)中用到的非門(mén)為74LS05，可以實(shí)現(xiàn)反碼的轉(zhuǎn)換。加法電路是總電路的第三部分，也是總電路的中心環(huán)節(jié)， 74LS283是中規(guī)模四位二進(jìn)制超前進(jìn)位加法器，它實(shí)現(xiàn)的是四位二進(jìn)制數(shù)的相加，但是題目中要設(shè)計(jì)的是12位BCD碼的相加，這樣就需要用到3個(gè)加法器。BCD碼是用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，4位二進(jìn)制數(shù)內(nèi)部為二進(jìn)制，BCD碼之間是十進(jìn)制，即逢10進(jìn)1。采用判“9”電路，當(dāng)和數(shù)大于9時(shí)，8421BCD碼即產(chǎn)生進(jìn)位，而此時(shí)十六進(jìn)制

6、則不一定產(chǎn)生進(jìn)位，因此需要對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行修正，即加上6（0110），讓其產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位，當(dāng)和數(shù)小于9時(shí)，則不需要修正。將大于9的最小項(xiàng)列在卡諾圖里，同時(shí)，還要考慮到，若相加產(chǎn)生進(jìn)位，則同樣出現(xiàn)大于9的結(jié)果，綜合考慮，可得卡諾圖為： S1S0 00 01 11 10 S3S2 1 1 1 1 1 1 00 01 11 10 通過(guò)上述的卡諾圖，可得到修正和數(shù)的條件為L(zhǎng)=C3+S3S2+S3S1，于是可通過(guò)一個(gè)非門(mén)（74LS05)、三個(gè)與非門(mén)(74LS00和74LS10）和兩個(gè)加法器來(lái)74LS283來(lái)構(gòu)建成一個(gè)新的加法器，這個(gè)新的加法器就可以實(shí)現(xiàn)一位8421BCD碼的加法計(jì)算。本次設(shè)計(jì)中，要進(jìn)行運(yùn)算的

7、是十二位字碼的相加，需要將三個(gè)這樣的新加法器串聯(lián)在一起，于是，將與非門(mén)出來(lái)的線與加法器向高位的進(jìn)位端出來(lái)的線共同接到一個(gè)或門(mén)（74LS32）的兩個(gè)入線端，然后將出線端接到下一個(gè)新加法器的低位進(jìn)位輸入端，這樣就完成了8421BCD碼的計(jì)算。譯碼電路是總體電路的第四部分，作用在于將加法器輸出得到的十二位數(shù)通過(guò)譯碼器再轉(zhuǎn)換為三位十進(jìn)制數(shù)。輸出電路是總電路的最后一部分，它的作用是顯示最后的計(jì)算結(jié)果。當(dāng)BCD碼是0000時(shí)，顯示0；當(dāng)BCD碼是0001時(shí)，顯示1；當(dāng)BCD碼是0010時(shí)，顯示2；當(dāng)BCD碼是0011時(shí)，顯示3；當(dāng)BCD碼是0100時(shí)，顯示4；當(dāng)BCD碼是0101時(shí)，顯示5；當(dāng)BCD碼是0

8、110時(shí)，顯示6；當(dāng)BCD碼是0111時(shí)，顯示7；當(dāng)BCD碼是1000時(shí)，顯示8；當(dāng)BCD碼是1010時(shí)，顯示9。上述關(guān)系即為最后顯示電路的實(shí)現(xiàn)關(guān)系。系統(tǒng)框圖：個(gè)位（十位、百位）部分相加的真值表加數(shù)被加數(shù)和00000000000000010000000100010001001000100001001100100010010000110010010100110011011001000011011101000100100001010100100101010101100000110010110001011001101001001110110100110111011110100100001111010

9、1100010001011010011000101111001100111000顯示部分： 自行設(shè)計(jì)指令：15+1=16，顯示結(jié)果如下經(jīng)編碼、譯碼后存入計(jì)算機(jī)編碼部分三、設(shè)計(jì)過(guò)程（萬(wàn)年歷）1、60進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)圖：兩個(gè)芯片之間采用串行進(jìn)位方式，接成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2、二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器3、天計(jì)數(shù)器及周計(jì)數(shù)器備注：該部分單獨(dú)可以實(shí)現(xiàn)，但是總電路圖中沒(méi)有連出。4、閏年平年各月份不同進(jìn)制邏輯控制電路設(shè)計(jì)通過(guò)二與門(mén)，三與門(mén)，將28日，29日，30日，31日的特征信號(hào)輸出；特征信號(hào)引入數(shù)據(jù)選擇器，由地址信號(hào)進(jìn)行選擇，然后接回控制日期的160芯片。數(shù)據(jù)選擇器的A、B信號(hào)由“月”的特征信號(hào)及”閏年”的特征信號(hào)

10、，通過(guò)邏輯電路給出，通過(guò)不同信號(hào)選擇不通進(jìn)制。如下：AB進(jìn)制0028012910301131而閏年信號(hào)通過(guò)再加一個(gè)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，平年輸出信號(hào)為0，閏年輸出信號(hào)為1，另其與月份信號(hào)夠成選擇信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。對(duì)于大小月，首先列出真值表十位個(gè)位月份大小月Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q00000000113100000010200000011331000001004300000010153100000110630000001117310000100083100001001930000100001031000100011131000100101230數(shù)字萬(wàn)年歷總設(shè)計(jì)圖分解：（年、月部分）分解：（針

11、對(duì)年、月的選擇判斷）分解：（分、秒、時(shí)）四總結(jié)在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中出現(xiàn)了許多難題。我不斷提出新的問(wèn)題，然后去論證、推翻，再接著提出新的問(wèn)題。在這個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程中，從宏觀到微觀上都對(duì)電路電子設(shè)計(jì)有了初步的概念與認(rèn)知。由于長(zhǎng)時(shí)間生病我沒(méi)有對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題實(shí)施解決方案，比如說(shuō)定時(shí)鬧鐘方案的實(shí)施以及為了圖省事把萬(wàn)年歷變成10年歷；生病和時(shí)間緊不應(yīng)該成為借口，如果基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)的話要做出來(lái)結(jié)果不成問(wèn)題。Multisim軟件是可以將一個(gè)系統(tǒng)分為好幾個(gè)子模塊的，而且連線之間也可以規(guī)則化；這一點(diǎn)在即將完成時(shí)才知道，導(dǎo)致我之前做的所有“不規(guī)則”圖形都要被推翻，我試著改變?cè)O(shè)計(jì)圖，最終還是沒(méi)能夠在驗(yàn)收的時(shí)候全部改完；這也是當(dāng)初考慮問(wèn)題不周到、對(duì)系統(tǒng)