设计一个一位十进制加减法++数字电路课程设计报告VIP

课程设计报告课程：微机系统与接口课程设计学号： 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：TT器74LS283引脚图环境：利用多功能虚拟软件Multism8进行电路的制作、调试，并生成文件。器材：74LS283或者4008， 4个异或门（一片74LS86）（减法）；74LS08，3输入或门（加法）设计原理:加法运算电路显示所置入的两个一位十进制数译码显示计算结果开关选择运算方式置数减法运算电路图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-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B1= B非，B0=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。加法器相加的结果为：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，借位信号为0。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S2S9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关S6S9，通过开关S6S9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09，所以当A+B9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S9（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：COS3S2S1S0Y数的大小84210000000没有超过900001010001002000110300100040010105001100600111070100008010010901010110需要转换010111110110011201101113011101140111111510000016100010171001001810011019无关项101000201010102110110022101110231100002411001025110101261101112711100128111011291111013011111131由表我们可以算出Y的表达式:(1)由前16项有: Y= S3S2+ S3S1(2)由后10项有: Y= CO=1由（1）（2）有Y=CO+S3S2+S3S1由于用与非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)(2)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: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。 图 4 图574LS08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显示器中显示出来表二：七段LED译码驱动器74HC4511功能表表三：七段LED译码驱动器74HC4511功能表续图7 译码显示电路4:最后所得结果的实验电路： 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1，0，0，1，s6 s7分别接0，1，1，1。则为（1001）2-（0111）2=（00010）2十进制9-7=2，并在七段译码显示器上显示