设计一个一位十进制加减法++数字电路课程设计报告

1、课程设计报告课程:微机系统与接口课程设计心口 子»:姓名: 班级: 教师:*大学计算机科学与技术学院设计名称：设计一个一位十进制加减法器日期：2010年1月23日设计内容：1、0-9十个字符和“ +” “-”分别对应一个按键，用于数据输入2、用一个开关控制加减法器的开关状态。3、要求在数码显示管上显示结果。设计目的与要求：1、学习数字逻辑等电路设计方法，熟知加减法器、编码器、译码显示的工作原理及特点；2、培养勤奋认真、分析故障和解决问题的能力。设计环境或器材、原理与说明：环境：利用多功能虚拟软件Multism8进行电路的制作、调试，并生成文件。283引脚图器材：74LS283或者40

2、08, 4个异或门（一片 74LS86 （减法）；74LS08, 3输入或门（加法）设计原理：图1二进制加减运算原理框图分析：如图1所示，第一步置入两个四位二进制数（要求置入的数小于1010）, 如（1001） 2和（0111） 2,同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制 数9和7;第二步通过开关选择运算方式加或者减；第三步，若选择加运算方 式，所置数送入加法运算电路进行运算，同理若选择减运算方式，则所置数送 入减法运算电路运算；第四步，前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。设计过程（步骤）或程序代码：实验电路：1：减法电路的实现：（1）:原理：如图1所示（如下），该电路功能为计算 A

3、-B。若n位二进制原码为N原，则与它相对应的补码为 N补=2n-N原，补码与反码的关系式为 N补-N反+1,A-B=A+B 补-2n=A+B 反 +1-2n (2):因为B®1= B非，B00=B,所以通过异或门74LS86对输入的数B求其反码，并将进位输入端接逻辑1以实现加1,由此求得B的补码。加法器相加的结果A+B反+1,(3):由于2n=24=(10000)2,相加结果与相2n减只能由加法器进位输出信号完成。当进位输出信号为1时，它与2n的差为0;当进位输出信号为0时，它与2n差 值为1,同时还要发出借位信号。因为设计要求被减数大于或等于减数，所以所得的差值就是A-B差的原码，

4、借位信号为0oll-IFIII l|TT|H4B5匕由I i 0011 ii a J -一71MI 1%A IDH1A?- - W? 醵-sU' ' <1网 盼 加一IL ,，博HD1 , , '10I 1 - 1. 1 .，ji -由口 i-h Ln i- f i r i-不酬匚：.K虬5网自1胤!MTt' i W iTifl I i, Try ;：T9 二 串 W I T ill- 9 I-8 - !I .F:二二7心瞰二二早、: iM 图,-r- 4 B I F I i UQ) . P . I . 一' 一,川 ikl&N:7rfYi

5、_1一$怀良心一 K叫喻蹑.图1:减法运算电路2:加法电路的实现如下：(1)加法原理：1 .通过开关S2- S9接不同的高低电平来控制输入端所置的两个一位十进制数，译码显示器U13和U15分别显示所置入的两个数。数 A直接置入四位超前 进位加法器74LS283的A4A1端，74LS283的B4B1端接四个2输入异 或门。四个2输入异或门的一输入端同时接到开关 S1上，另一输入端分别接开CoS3S2S1S0Y数的大 小关S6-S9,通过开关S6-S9控制数B的输入。2 .当开关S1接低电平时，B与0异或的结果为B,通过加法器74LS283完成两 个数A和B的相加。3 .由于译码显示器只能显示 0

6、9,所以当A+B>9时不能显示，我们在此用 另一片芯片74LS283完成二进制码与8421BCD码的转换，即S>9 (1001)时加 上6 (0110),产生的进位信号送入译码器 U10来显示结果的十位，U11显示 结果的个位(2)加法电路的实现：用两片4位全加器74LS83和门电路设计一位8421BCD码加法器1 .由于一位8421BCD数A加一位数B有0到18这十九种结果。而且由于显示 的关系2 .当大于9的时候要加六转换才能正常显示，所以设计的时候有如下的真值表：842100I。0000没有超过90000101000100200011030010004001010500p10

7、1060011107010000801：001：0901010110需要转换0101111101p00r 11201101113011101140111111510000016100010171001001810011019无关项1010002010p01021101100221011102311I000241100102511I 0101261101112711100128111011291111013011111131由表我们可以算出Y的表达式：(1)由前 16 项有：Y= S&+ SbSi(2)由后10项有：Y= 0=1由(1) (2)有 Y=Q+S3&+$Si由于用与非

8、门比较方便所以我们选用了与非门电路有以下两种选择：(1)Y=C4+S4s3+S4s2=C4+S4s3+S4s2 C4 ?S4s3 ?S4s2(2) Y=C 4 +S4S3 +S4S2 =C 4 +S4S3 +S4S2 C4 ?S4s3 ?S4s2第一种方式简单，所以我选用了第一种方式得到了如下的理论图置数以“十描曲白：''1 ' ' < " ：etew： ： ： ： ： ： r ： 再 g n wa,4* C -»U i| -Mi -hl -IQ嚏而/吊, ggadd , 0 11 n?li曜中S281N置戮A #U12ki-31M_?

9、 JUft:U2A ： Q 74LSQ8HU6BUZA：74LS27M：，U8A；74LS04H ：m- -snriBi-B3- 班"El- '搂译码显示电路显示计算结74LS20JN图3加法运算电路(3)元器件选择：加法电路器件：完成加法运算可用器件超前进位加法器 74LS283或者4008来实现。如图2还需用到2输入与门74LS08 3输入或门。Vcc B2 A2 S2 B3 A3 S3 C3 。口。0QC。I I IIIIIIVddB3c3 S3 S2 Si So C0-1111116515 14 13 12 11 1074LS28316 15 14 13 12 11

10、10400812 3 4S1 B1 A1 S0 B0 A0 C0-1A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 VssGND加法器74LS283引脚图CMOS加法器4008引脚图1B 4,A 4 Y 3H 靠' 3Y1A IB 1Y 2AUN”74LS08引脚图图63:译码显示电路的实现一个七段LED译码驱动器74HC4511和一个七段LED数码显示器组成。七段LED 译码驱动器74HC4511的功能表如下.在74HC4511中，经前面运算电路运算所 得的结果输入74HC4511的D3D2D1D0,再译码输出，最后在七段 LED显示器中 显示出来.十进制或动 掂输入|输出字彩LE/?7.

11、IT%5%fibc，F/gQLHHLLLLHHHH11nL1LHHLLLH1HHLLL2LHHLLHLHHLHflLH3LHHLLHHHHHHLLH4LHHLHLLLHHLLHH5LHHLHLHHLHHLHH6LHHLHHLLLH日HHHLHH1IIIIIIIIHIILLLL8LHHHLLLHHHHHHH9LHHHI.LHHHHHLHH表二：七段LED译码驱动器74HC4511功能表十进 制 献功 能输入输出学野LE isiT lF外心 。1%ffftrrtf ,f>10LMMII111LLLLLLL工春火11LHHnLHtiLLLLLLL迫天12LHHHHLLILLLLLL题天13LH

12、HHHLHLLLLLLL煌天14LHHHHHLLLLLLLL的天15L11HHHH11LLLLLLL熄灭灯薄 试XXLXXXXH1!HH11HII1*11二1火灯XLHXXXXLLLLLLL电五短存HHHXXXX表三：七段LED译码驱动器74HC4511功能表续OJ1312111091514_u457-1216151L - ，一妈一进制码Q图7译码显示电路4:最后所得结果的实验电路:-1F - _图8最后结果设计结果与分析（可以加页）：（1） 加法运算：选择开关接高电平，s2s5分别接1,0,0,1;s6s7f分别接0, 1, 1, 1。则（1001）2+（ 0111） 2=（ 10000） 2 十进制9+7=16，并在七段译码显示器上显示16.（2）减法运算开关接低电平，s2 s5分别接1,