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串行数字比较器 1 课程设计任务书 教 学 部 工学一部 专 业 课程设计题目 串 行 数 字 比 较 器 班 级 学 号 姓 名 课程设计时间 年 月 日至 年 月 日 课程设计的内容及要求 一 主要内容 设计一个能对两个串行输入的二进制数 X X1X2 Xn 和 Y Y1Y2 Yn 进 行比较的电路 比较从 X1 Y1 开始 依次进行到 Xn Yn 电路有两个输 出端 Zx Zy 若比较结果 X Y 则 Zx 为 1 Zy 为 0 若 XY 则 Zx 为 1 Zy 为 0 若 X Y 则 Zx 为 0 Zy 为 1 若 X Y 则 Zx 和 Zy 都为 1 2需求分析 两个数进行比较时 先比较高位 然后比较低位 若xi y i 0 或 1 两个输出Zx 和 Zy 1 还应比较低一位 若还相等 则两 个输出不变 若所有的位的数都相等 最后输出Zx 和 Zy 1 表示比较结果 X Y 比较过程中若出现某一位数不等 则比较结束 xi y i时输出 Zx 1 Zy 0 比较结果X Y xi y i时输出Zx 0 Zy 1 比较结果X Y 串行数字比较器 4 因题意要求要求用尽可能少的状态数作出状态图和状态表 并作尽可能的逻 辑门和触发器来实现 故采用 Moore 型电路 用两个 D 触发器 这两个触发器的 输出就是电路的输出 其中y 2表示Zy y 1表示Zx 用 A B C 三个状态分别表 示X Y X Y X Y 3硬件设计 3 1电路原理 3 1 1 真值表 xy 110011 111111 110101 111010 01N A01 01N A01 01N A01 01N A01 10N A10 10N A10 10N A10 10N A10 图图 1 串行数字比较器真值表串行数字比较器真值表 3 1 2 状态转换图 串行数字比较器 5 图图 2 2 状态转换图状态转换图 3 1 3 逻辑表达式逻辑表达式 用两个 D D 触发器 这两个触发器的输出就是电路的输出 其中y y 2 2表示Z Zy y y y 1 1表示Z Zx x 用 A B C 三个状态分别表示 X Y X Y X Y 根据题意得到二 进制状态表如图 1 所示 图图 3 二进制状态表二进制状态表 2212 yyyxyD i i 1 i 1i21 yxyyyD 串行数字比较器 6 3 1 4 逻辑电路图逻辑电路图 U1A 74LS244N 1Y1 18 1Y2 16 1Y3 14 1Y4 12 1A1 2 1A2 4 1A3 6 1A4 8 1G 1 U1B 74LS244N 1Y1 18 1Y2 16 1Y3 14 1Y4 12 1A1 2 1A2 4 1A3 6 1A4 8 1G 1 U2A 74LS86D U4A 74LS20D U5A 74LS04D U5B 74LS04D U3 74LS161D QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 1 2 3 4 5 6 Zx Zy X1 2 5 V X2 2 5 V 15 VCC 5V VCC 137 U6A 74LS74D 1D 2 1Q 5 1Q 6 1CLR 1 1CLK 3 1PR 4 CP 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 9 VCC 5V VCC 8 0 14 X3 2 5 V U5D 74LS04D 16 12 10 11 U2A 74LS04D U2B 74LS04D U1A 74LS08D U1B 74LS08D U1D 74LS08D U1C 74LS08D U3A 74LS32D U3B 74LS32D U3C 74LS32D U3D 74LS32D U4A 74LS74D 1D 2 1Q 5 1Q 6 1CLR 1 1CLK 3 1PR 4 U4B 74LS74D 1D 2 1Q 5 1Q 6 1CLR 1 1CLK 3 1PR 4 1 2 5678 9 11 10 12 1314 4 3 1516 ZyZx VCC 5V VCC 17 cp X Y 图图 4 4 同步时序逻辑电路同步时序逻辑电路 串行数字比较器 7 3 2 芯片选择芯片选择 3 2 1 芯片型号芯片型号 1 1 名称 74LS04芯片 2 功能 74LS04 芯片是六反相器 3 引脚图 3 2 2 芯片型号芯片型号 2 1 名称 74LS21 芯片 2 功能 74LS21 芯片是单稳态多谐振荡器 串行数字比较器 8 3 引脚图 3 2 3 芯片型号芯片型号 3 1 名称 74LS27 芯片 2 功能 74LS27 芯片是 3 输入端三或非门 3 引脚图 串行数字比较器 9 3 2 4 芯片型号芯片型号 4 1 名称 74LS74 芯片 2 功能 74LS27 芯片是一种三态反相八 D 锁存器 3 引脚图 串行数字比较器 10 3 2 5 芯片型号芯片型号 5 1 名称 74LS244 芯片 2 功能74LS244 芯片是一种八同相三态缓冲器 线驱动器 3 引脚图 3 2 6 芯片型号芯片型号 6 1 名称 74LS161 芯片 2 功能 74LS161 芯片是可予制四位二进制异步清除计数器 3 引脚图 串行数字比较器 11 3 2 7 芯片型号芯片型号 7 1 名称 74LS20 芯片 2 功能 74LS20 芯片是 4 输入端双与非门 3 引脚图 串行数字比较器 12 3 3 线路连接线路连接 U1 74LS04N 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 4Y 4A 5Y 5A 6Y 6A VCC U2 74LS21D 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 2Y 2D 2C NC1 2B 2A VCC U3 74LS21D 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 2Y 2D 2C NC1 2B 2A VCC U4 74HC161D 4V QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 U5 74LS20D 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 2Y 2D 2C NC1 2B 2A VCC U6 74LS32D 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND3Y 3A 3B 4Y 4A 4B VCC U7 74LS74D 1D 2 1Q 5 1Q 6 1CLR 1 1CLK 3 1PR 4 GND 7 2Q 8 2Q 9 2PR 10 2CLK 11 2D 12 2CLR 13 VCC 14 U8 74LS74D 1D 2 1Q 5 1Q 6 1CLR 1 1CLK 3 1PR 4 GND 7 2Q 8 2Q 9 2PR 10 2CLK 11 2D 12 2CLR 13 VCC 14 U9 74HC244 4V 1A1 1A2 1A3 1A4 1OE 2A1 2A2 2A3 2A4 2Y1 1Y4 1Y3 VCC GND 1Y1 1Y2 2Y2 2Y3 2Y4 2OE U10 74LS86D 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 3Y 3A 3B 4Y 4A 4B VCC VCC 5V X1 2 5 V X2 2 5 V X3 2 5 V 3 1 XY 4 2 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 VCC 5V VCC 15 16 18 17 23 26 27 cp 0 28 29 20 19 ZxZyover VCC U11 DCD HEX 21 22 24 25 4调试与分析 按照原理图开始连接电路 但是在第一次连线结束后并未出现预期效果 而 是出现了很不规律的显示 我开始检测导线 当导线没有问题时我再检测芯片口 检测发现 74LS74 芯片不能行使其功能了 因此我就换了一个新的芯片 可是在 操作时候在十位数字均相同的时候且均为 0 时 并未出现预期的结果 我开始检 串行数字比较器 13 查到 74LS161 芯片 发现计数器是八进制不是要求的十进制 改进线路再进行操 作输出端终于出现了预期的结果了 5结论 课程设计顺利完成 任务书中所提出的要求全部实现 设计出一个能对两个 二进制数 X x1 x2 xn和 Y y1 y 2 y n进行比较的同步时序电路 其中 X Y 串行地输入到电路的 x y 输入端 比较从 x1 y 1开始 依次进行到 xn y n 电路有两个输出 Zx和 Zy 若比较结果 X Y 则 Zx为 1 Zy为 0 Zx灯亮 若 X Y 则 Zy为 1 Zx为 0 Zy灯亮 若 X Y 连续输入十次 则 Zx 和 Zy都为 灯同时亮 指示灯亮结束 要求用尽可能少的状态数作出状态图和状态表 并作尽可能的逻辑门和触发器来实现 6结束语 通过这次课程设计 我对复杂计算机组成原理电路的实验有了一个深刻的认 识 使我进一步明白了熟悉芯片信息的重要性 三个星期的计算机组成原理电路的实验终于顺利完成 在这期间真正的学到 了一些经验 能够熟练的掌握一些引脚芯片信息 运用学到实际电路连接中 意 识到计算机组成原理电路的实验并不是一件很简单的事情 知道学习计算机组成 原理必须亲自动手去做 只有自己做的电路实验才能找出错误 这样才能真正的 达到目的 当计算机组成原理电路的实验完成而且能够正常运行心里非常高兴 虽然这对于一名学计算机的学生来说可能简单 但对我来说 如果要想在计算机 方面能够有所发展的话 我面临的