项目一位加法计算器的设计与制作PPT课件.pptx

一位加法计算器的设计与制作 目录 学习目标 项目要求 项目引导 项目学习 制作指导 项目验收 学习目标 能借助资料读懂集成电路的型号 明确各引脚功能 能完成一位十进制加法计算器的逻辑电路的设计与制作 知识目标 能力目标 了解编码器 译码器 常用显示器 显示译码器 加法器的逻辑功能和主要用途 掌握编码器 译码器 常用显示器 显示译码器 加法器的基本应用 初步掌握一位十进制加法计算器的逻辑电路的设计方法 返回 项目要求 设计并制作一位加法计算器 要求如下 1 输入逻辑用9个开关分别表示0 9十种不同的输入 每次动作只允许按下一个开关 所有开关都不按 表示0 数码管显示相应的数字 2 输出逻辑从输入端输入第一个数 按下加法按钮后再输入第二个数字 数码管显示两个数之和 返回 项目引导 1 小组制订工作计划 2 完成一位加法计算器逻辑电路的设计 3 画出安装布线图 4 完成电路所需元器件的购买与检测 5 根据布线图安装一位加法计算器电路 6 完成一位加法计算器电路的功能检测和故障排除 7 通过小组讨论完成电路的详细分析及编写项目实训报告 返回 虚拟工作室 一位加法计算器电路图 返回 项目学习 知识链接1 数制与编码的基础知识 知识链接2 编码器 知识链接3 译码器 技能训练1 译码器逻辑功能测试及应用 知识链接4 数字显示电路 知识链接5 加法器 技能训练2 计算器数字显示电路的制作 知识链接6 寄存器 返回 知识拓展 3线 8线译码器的特别应用 知识链接1 数制与编码的基础知识 1 进位制 表示数时 仅用一位数码往往不够用 必须用进位计数的方法组成多位数码 多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制 简称进位制 2 基数 进位制的基数 就是在该进位制中可能用到的数码个数 3 位权 位的权数 在某一进位制的数中 每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数 这个固定的数就是这一位的权数 权数是一个幂 一 数制 返回 数码为 0 9 基数是10 运算规律 逢十进一 即 9 1 10 十进制数的权展开式 1 十进制 103 102 101 100称为十进制的权 各数位的权是10的幂 同样的数码在不同的数位上代表的数值不同 任意一个十进制数都可以表示为各个数位上的数码与其对应的权的乘积之和 称权展开式 即 5555 10 5 103 5 102 5 101 5 100 又如 209 04 10 2 102 0 101 9 100 0 10 1 4 10 2 返回 2 二进制 数码为 0 1 基数是2 运算规律 逢二进一 即 1 1 10 二进制数的权展开式 如 101 01 2 1 22 0 21 1 20 0 2 1 1 2 2 5 25 10 加法规则 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 10乘法规则 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 运算规则 各数位的权是 的幂 二进制数只有0和1两个数码 它的每一位都可以用电子元件来实现 且运算规则简单 相应的运算电路也容易实现 返回 数码为 0 7 基数是8 运算规律 逢八进一 即 7 1 10 八进制数的权展开式 如 207 04 10 2 82 0 81 7 80 0 8 1 4 8 2 135 0625 10 3 八进制 4 十六进制 数码为 0 9 A F 基数是16 运算规律 逢十六进一 即 F 1 10 十六进制数的权展开式 如 D8 A 2 13 161 8 160 10 16 1 216 625 10 各数位的权是8的幂 各数位的权是16的幂 返回 二 不同数制之间的转换 1 二进制数转换为八进制数 将二进制数由小数点开始 整数部分向左 小数部分向右 每3位分成一组 不够3位补零 则每组二进制数便是一位八进制数 1 二进制数与八进制数的相互转换 1101010 01 00 0 152 2 8 2 八进制数转换为二进制数 将每位八进制数用3位二进制数表示 011111100 010110 374 26 8 返回 2 二进制数与十六进制数的相互转换 111010100 011 000 0 1D4 6 16 101011110100 01110110 AF4 76 16 二进制数与十六进制数的相互转换 按照每4位二进制数对应于一位十六进制数进行转换 3 十进制数转换为二进制数 采用的方法 基数连除 连乘法原理 将整数部分和小数部分分别进行转换 整数部分采用基数连除法 小数部分采用基数连乘法 转换后再合并 返回 整数部分采用基数连除法 先得到的余数为低位 后得到的余数为高位 小数部分采用基数连乘法 先得到的整数为高位 后得到的整数为低位 所以 44 375 10 101100 011 2 采用基数连除 连乘法 可将十进制数转换为任意的N进制数 返回 练一练 将十六进制数 3BE5 97D 16转换成二进制数 将二进制数 11100101 11101011 2转换成八进制数 将二进制数 10101 2转换成十进制数 返回 用一定位数的二进制数来表示十进制数码 字母 符号等信息称为编码 用以表示十进制数码 字母 符号等信息的一定位数的二进制数称为代码 三 编码 数字系统只能识别0和1 怎样才能表示更多的数码 符号 字母呢 用编码可以解决此问题 二 十进制代码 用4位二进制数b3b2b1b0来表示十进制数中的0 9十个数码 简称BCD码 返回 返回 知识链接2 编码器 实现编码功能的逻辑电路 称为编码器 编码器又分为普通编码器和优先编码器两类 输入 I0 I78个高电平信号 输出 3位二进制代码Y2Y1Y0 故也称为8线 3线编码器 特点 输入I0 I7当中只允许一个输入变量有效 即取值为1 高电平有效 1 三位二进制普通编码器 1 二进制编码器 返回 3位二进制编码器的真值表 逻辑表达式 还记得吗 返回 如何用与非门实现 逻辑电路图 想一想 返回 2 集成8线 3线优先编码器74LS148 返回 8线 3线优先编码器74LS148逻辑符号图 返回 74LS148功能表 注意 输入逻辑0 低电平 有效 输出 反码输出 返回 2 二 十进制编码器 74LS147 返回 74LS147的功能表 注意 输入逻辑0 低电平 有效 输出 反码输出 返回 知识链接3 译码器 74LS138符号图和管脚图 a 符号图 b 管脚图 译码是编码的逆过程 即将具有特定含义的一组代码 翻译 出它的原意的过程叫译码 3线 8线译码器74LS138 1 二进制译码器 返回 74LS138译码器功能表 返回 变量的每个输出端都表示一个最小项 利用这个特点 可以实现逻辑函数 用一个3线 8线译码器实现函数 特别的应用 当3线 8线译码器的E1接 5V E2A和E2B接地时 得到对应的输出Y 知识拓展 3线 8线译码器的特别应用 返回 若将输入变量A B C分别代替A2 A1 A0 则可到函数 000 100 010 000 000 返回 29 二 十进制译码器 二 十进制译码器也称BCD译码器 它的功能是将输入的十进制BCD码译成10个高 低电平输出信号 因此也叫4 10译码器 74LS42逻辑电路 返回 二 十进制译码器74LS42逻辑函数式 返回 二 十进制译码器74LS42的真值表 返回 用两片74LS138实现一个4线 16线译码器 选做 动动脑筋 返回 技能训练1 译码器逻辑功能测试及应用 训练要求 1 识别中规模集成译码器的功能 管脚分布 2 完成译码器逻辑功能的测试 3 完成用译码器设计设备运行故障监测报警电路 4 编写实训及设计报告 返回 目标及实作条件 掌握译码器逻辑功能的测试方法 了解中规模集成译码器的功能 管脚分布 掌握其逻辑功能 掌握用译码器设计组合逻辑电路的方法 知识与技能目标 设备与器件 设备 数字电路实验装置1台器件 74LS1381片 74LS202片 返回 内容及步骤 1 集成译码器74LS138逻辑功能测试 管脚排列图 测试连接图 返回 功能演示 实战啦 2 用74LS138设计设备运行故障监测报警电路 某车间有黄 红两个故障指示灯 用来监测三台设备的工作情况 当只有一台设备有故障时黄灯亮 若有两台设备同时产生故障时 红灯亮 三台设备都产生故障时 红灯和黄灯都亮 试用译码器设计一个设备运行故障监测报警电路 返回 知识链接4 数字显示电路 1 数码显示器件 返回 返回 R 1K 5V直流电源 a b c d e f g dp a b c d e f g GND GND dp 显示数字1 返回 R 5V直流电源 R R 显示数字2 返回 R 5V直流电源 R R R 显示数字3 返回 七段译码显示示意图 适用于七段字形共阴极显示管的译码器集成电路有74LS48 CT1048 CT1049等型号 适用于共阳极的译码器有74LS47 CT1047 CT4047等型号 我们以共阴极接法74LS48译码器为例 如图为显示译码器74LS48的管脚排列图 2 显示译码器 返回 驱动共阴极显示器 驱动共阳极显示器 输出状态为 高电平或低电平 输出状态为 低电平或高阻态 1 74LS48 返回 共阴极LED abGNDcd efGNDgh 返回 共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上 74ls48内部有上拉电阻 故接电路时可以不用外接RL 返回 74LS48的管脚排列图 返回 低电平有效 暗 亮 暗 返回 功能演示 小问答 若 0 0 则显示数码管显示什么状态 说明为什么 返回 显示译码器按输出电平高低可分为高电平有效和低电平有效两种 输出低电平有效的显示译码器 例如74LS47 74LS247 配接共阳极接法的数码管 输出高电平有效的显示译码器 例如74LS48 74LS248 CC4511等 配接共阴极接法的数码管 小知识 2 CC4511 返回 返回 技能训练2 计算器数字显示电路的制作 任务要求 1 识别编码器 译码器和数码管的功能 管脚分布 2 完成计算器数字显示电路的制作 3 完成计算器数字显示电路逻辑功能的测试 4 编写实训总结报告 返回 目标及实作条件 借助资料读懂集成电路的型号 明确各引脚功能了解编码器 译码器和数码管的逻辑功能 熟悉74LS147 74LS48和数码管各管脚功能 掌握数字显示技术 知识与技能目标 设备与器件 设备 数字电路实验装置1台器件 74LS04 74LS48 74LS147各1片 按键式开关9个 共阴数码管 CM420806K 1个 面包板 配套连接线等若干 返回 1 实作电路图 内容及步骤 返回 电路仿真 2 安装 1 确定74LS147和74LS48的管脚排列 检测器件 2 根据计算器数字显示电路图 画出安装布线图 3 根据安装布线图完成电路的安装 先在实训电路板上插接好IC器件 在插接器件时 要注意IC芯片的豁口方向 都朝左侧 同时要保证IC管脚与插座接触良好 管脚不能弯曲或折断 指示灯的正 负极不能接反 在通电前先用万用表检查各IC的电源接线是否正确 确认无误后接电源 返回 3 功能验证 1 分别让74LS147的输入I1 I9依次接低电平 其余高电平 如果电路工作正常 数码管将依次分别显示数码 1 9 2 参照功能验证表所示的输入条件验证74LS147的优先编码功能 并将输出结果填入表中 返回 知识链接5 加法器 1 半加器 不考虑来自低位 而只考虑本位的两个数相加的加法运算 称为半加 能实现半加运算的电路称为半加器 半加器真值表 电路符号 返回 半加器逻辑电路图 返回 2 全加器 全加器真值表 电路符号 两个一位二进制数A和B相加时 若还要考虑从低位来的进位的加法 则称为全加 完成全加功能的电路称为全加器 返回 低位向本位的进位 本位和 本位向高位的进位 全加器结构框图 返回 集成全加器74LS183引脚排列图 自己学会芯片的使用喔 返回 3 多位加法器 1 串行进位加法器 串行进位加法器的逻辑电路比较简单 但它的运算速度不高 因为最高位的运算一定要等到所有低位的运算完成 并将进位送到后才能进行 返回 2 并行进位加法器 超前进位加法器 在作加法运算的同时 利用快速进位电路把各位的进位也算出来 从而加快了运算速度 中规模集成电路74LS283和CD4008就是具有这种功能的进位加法器 这种组件结构复杂 返回 3 加法器的级联 用74LS283构成8位加法器 返回 知识链接6 寄存器 寄存器具有接收 存放及传送数码的功能 一般用来暂存中间运算结果 存储时间短 容量小 移位寄存器除了具有存储代码的功能以外 还具有移位功能 即寄存器存储的代码能在移位脉冲的作用下依次左移或右移 移位寄存器不但可以用来寄存代码 还可以用来实现数据的串行 并行转换 数值的运算以及数据处理等 返回 集成双向移位寄存器CT74LS194 移位脉冲输入端 右移串行数码输入端 并行数码输入端 左移串行数码输入端 工作方式控制端M1M0 00时 保持功能 M1M0 01时 右移功能 M1M0 10时 左移功能 M1M0 11时 并行置数功能 并行数据输出端 从高位到低位依次为Q3 Q0 异步置0端低电平有效 返回 返回 1 编码电路的安装及测试 根据安装好的编码电路 依次输入0 9十个数码 记录a3a2a1a0的状态到74LS147编码电路的测试表中 制作指导 返回 2 数码