數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)三全加器應(yīng)用

1、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱： 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn) 第 3 次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱： 全加器應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2012 年 4 月 1 日 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 組號(hào) 學(xué)號(hào)： 姓名： 指導(dǎo)教師： 評(píng)定成績(jī)： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解算術(shù)運(yùn)算電路的結(jié)構(gòu)。2掌握74LS283先行進(jìn)位全加器的邏輯功能和特點(diǎn)。3學(xué)習(xí)全加器的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器：序號(hào)儀器或器件名稱型號(hào)或規(guī)格數(shù)量1邏輯實(shí)驗(yàn)箱12萬(wàn)用表1374LS2832474LS041574LS861674LS001774LS101三、實(shí)驗(yàn)原理： 算術(shù)運(yùn)算電路是脈沖與數(shù)字電路的核心部件之一，工作模式有加、減、乘、除等運(yùn)算，尤其以加法為最基本，其電路構(gòu)成既有組合邏輯，也有時(shí)序邏輯。本實(shí)驗(yàn)采

2、用的邏輯器件4位全加器為TTL雙極型數(shù)字集成電路74LS283，是組合邏輯電路，它的特點(diǎn)是先行進(jìn)位，因此運(yùn)算速度很快，其外形為雙列直插，引腳排列如圖3-1所示，邏輯符號(hào)如圖3-2所示。它有兩組4位二進(jìn)制數(shù)輸入A4A3A2A1、B4B3B2B1，一個(gè)向最低位的進(jìn)位輸入端CI，有一組二進(jìn)制數(shù)輸出S4S3S2S1，一個(gè)最高位的進(jìn)位輸出端CO，算術(shù)加法運(yùn)算關(guān)系式見(jiàn)左所列。利用74LS283可以實(shí)現(xiàn)一些算術(shù)運(yùn)算。（1）兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)相加 因?yàn)?4LS283本身是全加器，所以可以直接進(jìn)行4位二進(jìn)制數(shù)加法，例如令：A4A3A2A1=1001，B4B3B2B1=1101，CI=0，則輸出為C4S4S3S2S

3、1=10110。有些碼組變換存在加法關(guān)系，如8421BCD碼轉(zhuǎn)換至余3碼，只要在8421BCD碼基礎(chǔ)上加3（0011）即可實(shí)現(xiàn)變換。（2）兩個(gè)1位8421BCD碼相加 1位BCD碼要用4位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，但是4位二進(jìn)制數(shù)與1位BCD碼并不完全相應(yīng)。例如對(duì)4位二進(jìn)制數(shù)1001，若加1則為1010，而對(duì)8421BCD碼1001（9）再加1后則為10000（10D），即用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位8421BCD碼時(shí)禁止出現(xiàn)10101111這六個(gè)碼組。因此，用74LS283二進(jìn)制全加器進(jìn)行BCD碼運(yùn)算時(shí)需要在組間進(jìn)位方式上加一個(gè)校正電路，使原來(lái)的逢16進(jìn)1自動(dòng)校正為逢10進(jìn)1。所以，進(jìn)行BCD碼加法時(shí)，分為

4、兩步，第一步將BCD碼按二進(jìn)加法運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行，第二步對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行判斷，若和數(shù)大于9或有進(jìn)位CO=1則電路加6（0110），并在組間產(chǎn)生進(jìn)位，若和數(shù)小于或等于9，則保留該運(yùn)算結(jié)果，保留該運(yùn)算結(jié)果即加0（0000）。二進(jìn)制數(shù)6和0只有中間兩位不同，可以設(shè)為0FF0，用校正電路使F=0或1來(lái)產(chǎn)生0或6，F(xiàn)的設(shè)計(jì)如下，由表3-1得到卡諾圖，見(jiàn)圖3-3，經(jīng)化簡(jiǎn)得到表達(dá)式： F=S4S3+S4S2+C4由此得到邏輯電路見(jiàn)圖3-4，輸出低4位是L4L3L2L1，高4位用L5表示，因?yàn)閮蓚€(gè)1位BCD碼相加最大是18，高位不會(huì)大于1。其中，74LS10引腳排列如圖3-5所示，邏輯符號(hào)如圖3-6所示。（3）兩個(gè)

5、4位二進(jìn)制數(shù)相減兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)相減可以看做兩個(gè)帶符號(hào)的4位二進(jìn)制數(shù)相加，即原碼的相減變?yōu)檠a(bǔ)碼的相加，而正數(shù)的補(bǔ)碼就是本身，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是反碼加1，這樣，A-B=A+（-B），就可利用74LS283實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。A數(shù)照常輸入，B數(shù)通過(guò)反相器輸入，加1可以使CI=1得到，這樣輸出的結(jié)果就是兩數(shù)之差，但是這個(gè)結(jié)果為補(bǔ)碼，要通過(guò)CO來(lái)判別結(jié)果正負(fù)。例如7-3（原碼0111-0011）轉(zhuǎn)化為補(bǔ)碼相加0111+1101=10100這里CO=1，結(jié)果為正數(shù)，補(bǔ)碼0100等于原碼，即結(jié)果為+4；而3-7（原碼0011-0111）轉(zhuǎn)化為補(bǔ)碼相加0011+1001=01100這里CO=0，結(jié)果為負(fù)數(shù)，補(bǔ)碼1100

6、還要再求補(bǔ)一次才能得到正確的原碼，1100求補(bǔ)為0100，即結(jié)果為-4。按習(xí)慣，把CO通過(guò)非門作為符號(hào)位。邏輯電路見(jiàn)圖3-7。其中，74LS86引腳排列如圖3-8所示，邏輯符號(hào)如圖3-9所示。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1實(shí)現(xiàn)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的加法直接利用74LS283器件，分別用9個(gè)開(kāi)關(guān)表示輸入A、B及CI，這9個(gè)開(kāi)關(guān)按次序從左到右代表A4A3A2A1、B4B3B2B1、CI（下面幾個(gè)實(shí)驗(yàn)也是如此），輸出分別接5個(gè)指示燈，也是按次序從左到右代表C4S4S3S2S1。改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)，觀察5個(gè)指示燈的變化，記錄五組數(shù)據(jù)：（注意：保留此電路，下一個(gè)實(shí)驗(yàn)還要用）答：電路圖：數(shù)據(jù)：A4 A3 A2 A1B4 B3 B

7、2 B1CI C4 S4 S3 S2 S10 1 0 10 0 1 000 0 1 1 11 0 1 10 1 1 111 0 0 1 10 1 1 01 1 0 111 0 1 0 00 0 1 11 0 1 000 1 1 0 11 0 1 01 0 0 101 0 0 1 1（2）實(shí)現(xiàn)碼組轉(zhuǎn)換利用上個(gè)實(shí)驗(yàn)的電路，把A當(dāng)做8421BCD碼輸入，B和CI選取適當(dāng)值。輸出為S4S3S2S1，要求是余3碼。依此改變A，觀察指示燈的變化，記錄：答：只要取3的二進(jìn)制碼輸入到B1B4中，再按照電路輸出即可。8421BCD碼余3碼0 0 0 00 0 1 10 0 0 10 1 0 00 0 1 00

8、1 0 10 0 1 10 1 1 00 1 0 00 1 1 10 1 0 11 0 0 00 1 1 01 0 0 10 1 1 11 0 1 01 0 0 01 0 1 11 0 0 11 1 0 0（3）實(shí)現(xiàn)兩個(gè)1位8421BCD碼的加法答：電路如圖3-4：用兩塊74LS283及門電路完成聯(lián)接，輸入用9個(gè)開(kāi)關(guān)，輸出用5個(gè)指示燈，改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)，觀察5個(gè)指示燈的變化，記錄五組數(shù)據(jù)：A4 A3 A2 A1B4 B3 B2 B1CI C4 S4 S3 S2 S10 1 0 10 0 1 000 0 1 1 11 0 0 00 1 1 111 0 1 1 00 1 1 00 1 0 111 0

9、0 1 00 0 1 11 0 0 101 0 0 1 00 0 1 01 0 0 101 0 0 0 1（4）實(shí)現(xiàn)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的減法用兩塊74LS283及門電路完成聯(lián)接，輸入用9個(gè)開(kāi)關(guān)，輸出用5個(gè)指示燈，改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)，觀察5個(gè)指示燈的變化，記錄： A4 A3 A2 A1B4 B3 B2 B1CI C4 S4 S3 S2 S10 1 0 10 0 1 010 0 0 1 11 0 1 10 1 1 110 0 1 0 00 1 1 01 1 0 111 0 1 1 10 0 1 11 0 1 011 0 1 1 11 0 1 01 0 0 110 0 0 0 1電路就按下面的圖3-7接：五、實(shí)驗(yàn)思考：1如何實(shí)現(xiàn)余3碼至8421BCD碼的轉(zhuǎn)換？ 答：如下圖中，A1A4接余3碼，B1B4接-3的補(bǔ)碼，把S1S4輸出即可。