7.1.2基于數(shù)字鍵盤的十翻二運(yùn)算電路

基于數(shù)字鍵盤的十翻二運(yùn)算電路電子電路課程設(shè)計(jì)課題指標(biāo)整體技術(shù)要求：人們?cè)谙蛴?jì)算機(jī)輸送數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算機(jī)首先要把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二－十進(jìn)制碼，即BCD碼，運(yùn)算器將接受到的二－十進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)后才能進(jìn)行運(yùn)算。這種把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的過(guò)程稱為“十翻二”運(yùn)算。

(必做)1具有十翻二功能。2實(shí)現(xiàn)三位十進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換。3能自動(dòng)顯示十進(jìn)制數(shù)及對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。4具有手動(dòng)清零和手動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。5十進(jìn)制數(shù)輸入采用并行輸入。（選做）

十進(jìn)制數(shù)輸入采用串行輸入。

技術(shù)指標(biāo)課題指標(biāo)

元件清單課題指標(biāo)

可供選擇主要元件器件型號(hào)數(shù)量4511374283674321共陰極數(shù)碼管3741742撥碼開(kāi)關(guān)2100Ω電阻13發(fā)光二極管101k排阻2

實(shí)驗(yàn)儀器及材料課題指標(biāo)名稱備注儀器實(shí)驗(yàn)室配備萬(wàn)用表自帶面包板1塊（周一發(fā)料）剪刀1把（周一發(fā)料）鑷子1把（周一發(fā)料）各色導(dǎo)線若干（周一發(fā)料）

課題分析課題提示將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制數(shù)共三位，用數(shù)碼管顯示。二進(jìn)制數(shù)用發(fā)光二極管顯示。十進(jìn)制數(shù)的輸入用撥碼開(kāi)關(guān)直接置BCD碼。系統(tǒng)有手動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。

系統(tǒng)框圖課題提示

主要芯片課題提示74283：四位超前進(jìn)位并行加法器4.2.4加法器∑——實(shí)現(xiàn)多位二進(jìn)制加法1、全加器——實(shí)現(xiàn)一位二進(jìn)制數(shù)加法輸入：被加數(shù)Ai、加數(shù)Bi、低位的進(jìn)位Ci-1輸出：和Si、向高位的進(jìn)位Ci

Si=Ai⊕Bi⊕Ci-1Ci=AiBi+(Ai⊕Bi)Ci-12、串行多位加法器由n個(gè)全加器串接構(gòu)成，低位的進(jìn)位輸出接高一位的進(jìn)位輸入，最低位進(jìn)位輸入接“0”。電路簡(jiǎn)單，計(jì)算速度受逐級(jí)進(jìn)位的限制。3、超前進(jìn)位：各位的進(jìn)位輸出不經(jīng)過(guò)低位加法器傳輸，直接由所有低位的加數(shù)、被加數(shù)產(chǎn)生。Ci=AiBi+(Ai⊕Bi)Ci-1=Gi+PiCi-1產(chǎn)生變量：

Gi=AiBi

傳輸變量：

Pi=Ai⊕BiC1=G1+P1C0

C2=G2+P2G1+P2P1C0

C3=

G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0

C4=

G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C0各進(jìn)位信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生，運(yùn)算速度快，但電路復(fù)雜。課題提示

用加法器實(shí)現(xiàn)BCD碼至二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換基于這樣的事實(shí)：將BCD碼字中各個(gè)為“1”的位所代表的權(quán)值的等值二進(jìn)制數(shù)相加，即可獲得該BCD碼的等值二進(jìn)制數(shù)。例如：十進(jìn)制數(shù)36，BCD碼為0011

0110，其中為“1”的位從高到低的權(quán)值依次為20、10、4、2.20--------1010010--------010104--------001002--------00010相加------------------------36-------100100（25+22）課題提示實(shí)際進(jìn)行加法運(yùn)算時(shí)，最低位不必進(jìn)行。最低位可以直接以BCD碼字的最低二進(jìn)制輸出。至于最低位以外的各個(gè)二進(jìn)制位，也只需要將相同位置的“1”及相鄰低位來(lái)的進(jìn)位相加（次低位無(wú)最低位來(lái)的進(jìn)位），而對(duì)于“0”則不必去將其相加。相同位置的“1”的個(gè)數(shù)越少，所需要的加法次數(shù)也就越少，需要的加法器越少，實(shí)現(xiàn)的電路也越簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。課題提示一片74283加法器構(gòu)成的BCD碼/6位二進(jìn)制數(shù)變換電路：b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+C1b3=D03+D10+C2b4=D11+C3b5=C4課題提示變換電路：b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+C1b3=D03+D10+C2b4=D11+C3b5=C4課題提示兩片74283加法器構(gòu)成的BCD碼/7位二進(jìn)制數(shù)變換電路：b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+C1b3=D03+D10+D12+C2b4=D11+D13+C30+C31b5=D12+C40+C41b6=D13+C5課題提示由于加法器的任一位僅允許三個(gè)加法輸入（被加數(shù)、加數(shù)、相鄰低位來(lái)的進(jìn)位），所以b3、b4的邏輯值必須經(jīng)過(guò)兩次加法運(yùn)算才能獲得。將b3、b4的表達(dá)式進(jìn)行分組：b3=（D03+D10+C2）+D12產(chǎn)生部分和S30產(chǎn)生和b3及進(jìn)位C31產(chǎn)生進(jìn)位C30b4=（D11+C30）+D13+C31產(chǎn)生進(jìn)位C40產(chǎn)生部分和S40產(chǎn)生和b4及進(jìn)位C41課題提示b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+C1b3=D03+D10+C2+D12b4=D11+C30+D13+C31b5=D12+C40+C41b6=D13+C5

按鍵電路課題提示開(kāi)關(guān)電路應(yīng)加上拉電阻（1K左右），可用排阻。公共端

鎖存輸出課題提示用D觸發(fā)器構(gòu)成鎖存輸出。

手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換由撥碼開(kāi)關(guān)上剩余的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。

靜態(tài)顯示電路課題提示BCD碼經(jīng)過(guò)七段譯碼器4511譯碼，數(shù)碼管顯示十進(jìn)制數(shù)。課題提示注意發(fā)光二極管是一種電流型器件，雖然在它的兩端直接接上3V的電壓后能夠發(fā)光，但容易損壞，在實(shí)際使用中一定要串接限流電阻，工作電流根據(jù)型號(hào)不同一般為1mA到3OmA。另外，由于發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓一般為1．7V以上，所以一節(jié)1．5V的電池不能點(diǎn)亮發(fā)光二極管。同樣，一般萬(wàn)用表的R×1檔到R×1K檔均不能測(cè)試發(fā)光二極管，而R×10K檔由于使用15V的電池，能把