数字电子技术课程设计加法器

数字电子技术课程设计-加法器数字电子技术课程设计前言当今～电子技术飞速发展～近年来出现了许多新的数字器件和电路的分析设计方法～尤其是中大规模集成电路的发展和应用更是迅速。比如可编程逻辑器件出现时间虽然不长～但已在各个领域得到广泛应用。如今～数字电路与技术已广泛应用于计算机、自动化装置、医疗仪器与设备、交通、电信、文娱活动等几乎所有的生产生活领域中～可以毫不夸张地说～几乎每人每天都在与数字技术打交道。所有这些～给数字电子技术课程提出了更高的要求～需要有新的内容、方法和手段与之相适应。“电子技术课程设计”是电子技术课程的实践性教学环节～是对学生学习电子技术的综合性训练～该训练通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成。学生通过动脑、动手解决若干个实际问题～“数字电子技术”、“单片机原理与应用”等课程中所学的理论知识和实验技能基本掌握常用电子电路的一般设计方法～提高设计能力和实验技能～子电路设计、研制电子产品打下基础。我们的设计题目是《八位二进制加法器》～技术指标:八位二进制加数与被加数的输入,三位十进制加数与被加数的输入,三位译码管显示。在图书馆查找资料却不能令人满意～所以我们的参考资料主要是数字电子技术课程的教材～教材中几乎包括了本次课程设计的所240408021数字电子技术课程设计有内容。另外还有一些资料来自网络。经过分析和讨论～我们拟定了设计框架,总体电路划分为三个模块:转换模块～运算模块以及译码显示模块。本次课设从接到题目、整理思路到讨论研究、设计电路～Multisim仿真实现设计～集合了小组全体同学的智慧和努力～的无私帮助～限于设计水平有限～时间仓促及作者水平有限～处或冗余以及错误～恳请老师及同学批评指正。240408022数字电子技术课程设计目录前言………………1题目………………4摘要………………4关键字…………4软件………………4求…………4述……………………5总体设计思路……………………51.基本原理……………………52.图………………5二、方案论证与比较……………5三、单元模块介绍………………8(一)转换模块……………8(二)运算模块……………15(三)译码显示模块………18四、系统综述、总体电路图………………21结束语……………24参考文献…………24鸣谢………………24元器件明细表……………………25收获与体会… 26240408023数字电子技术课程设计评语……………8摘要本交课程设计题目是《八位二进制加法器》～技术指标与要求:八位二进制加数与被加数的输入,三位译码管显示,三位十进制加数与被加数的输入。以中规模集成芯片74LS283,四位二进制全加器,作为八位二进制加法器的核心运算器～使用数字键输送原始数据～结果由三位数码管直观显现。一面实现八位二进制加数与被加数的十进制转换加法计算～一面实现三位十进制加数被加数的加计算。关键字二进制、加法、编码器、译码、BCD码、74283软件:word、Multisim设计要求,1,八位二进制加数与被加数输入,2,三位数码管显示,3,三位十进制加数与被加数的输入240408024数字电子技术课程设计一.系统概述1(总体设计思路本课题设计采用所学基本数字电子常用器件完成简单加法运算，验证所学基本常识和芯片用途。完成加法运算，首先进行加数与被加数的输入实现;然后利用数制转换原理设计转换电路分别对加数和被加数实现数制转换;进而，利用常用全加器芯片的多片级联完成加法运算和数码修正;最后，选用数码管显示结果。2(基本原理8421BCD3(系统流程框图:图1.1系统流程图二(方案论证与比较1、总设计方案:方案一:240408025数字电子技术课程设计图2.1方案一附:八位二进制加法电路输出和与进位:Y8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0加数:A7A6A5A4A3A2A1A02.2方案二:240408026数字电子技术课程设计图2.3方案二在方案一中，二进制加法运算与十进制加法运算分开进行，需用两种不同数制8421BCD完整。通过小组讨论比较，小组决定在本次设计中，选用方案二完成设计要求。2、运算方案:实现多位二进制数加法运算的电路称为多位加法器。按和数相加进进位方式不同，多位加法器分为串行进位加法各超前进位加法器。串行进位并行加法器:2.4240408027数字电子技术课程设计2.4低。超前进位并行加法器:C=f(A,..,A,B,..,B,C)ii0i0iICI74LS283、5428374LS283比较两者可知，方案一电路简单，连接方便，可是运算速度较低。方案二，位数越多，电路越复杂，但其运算速度较高。本次设计采用方案二实现。三、单元模块介绍(一)、转换模块1、二进制数输入，转8421BCD码输出74160书图3.1(a)74160的逻辑符号图3.1(b)74160的管脚图741608421BCD图3.1(a)3.1(b)分别是它的逻辑符号图和引脚图，其功能如表所240408028数字电子技术课程设计示。CP脉冲上升沿控制电路计数工作，R端为清零端，LD、DD3D、D、D，EPET制)端，RCO210下面根据功能表进一步说明各控制端的作用。?异步清零:当R,0时，其他输入端任意取值，计数器将被直接置零。DRD,1,LD,0,CPDDDDQQQQ,DDDDCP321032103210升沿同步，所以称为同步预置数。R,L,1EP?EP,0,CPET,0RCO,0。R,L,1，EP,ET,1，74160CP沿进行四位二进制加计数。表3.174160功能表74LS19374193NAQA3.2BQBCQC示，其功能如表3.2所示。DQDUP，DOWN~LOAD~BOCLR~COCLR,1UPCLR,0，LOAD,0，DOWN何，输入信号将立即被送入3.2QAQCQBQA,DCBA，240408029数字电子技术课程设计数功能。CO;BO74LS193COBOUPCLR，LOAD本设计中用的是741LS93的减计数功能。、转换原理74LS193，7416074LS1937416074LS193，74160CPCP74LS193ROCP74LS193741607416074LS193BCD3.3:2404080210数字电子技术课程设计3.38421BCD(4)8421BCDCP74LS193，74160，CP555U11，U10BCDJ2J3J474160J2J4J374LS193761603.4:2404080211数字电子技术课程设计2404080212数字电子技术课程设计28421BCD(1)、编码原理0，1，2，3，4，5，6，7，8，98421BCDS0,S90,9S0,S9S0,S9S5，A3A2A1A0=0101。其编码器功能表如表3.3:十进制输入输出NS9S8S7S6S5S4S3S2S1S0A3A2A1A00111111111000001111111110100012111111101100103111111011100114111110111101005111101111101016111011111101107110111111101118101111111110009011111111110013.3(2)、电路图2404080213A,SSSSS013579数字电子技术课程设计A,SSSS12367A,SSSS24567A,SS3899S9A3A2A1A0,1001。

编码输出为上述的编码电路简单、方便，但无法处理多个输入同时提出编码请求的情况。如遇需同时有多个输入编码时便不能用，但对本设计已经足够了。8421BCDA0A1VCCA25VA3>=1S0&S1S3S5S6S7&S8S93.58421BCD2404080214数字电子技术课程设计(二)、运算模块1如左图3.6所示:A1,A4、B1,B4SUM1,SUM4C4为向高位输送进位的输出端;CO3.674LS2832、8421BCD码加法运算及数码校验8421BCD8421BCD414，8421BCD进一。二者进位关系不同。74LS28374LS283一片完成加法运算，第二片完成修正运算。8421BCD9S4S3S2S1,10018421BCD6(0110)，S4S3S2S1?10019)0(0000)。99L,C3，S3S2，S3S1,C3?S3S2?S3S12404080215数字电子技术课程设计S1S000011110S3S200011111111110图3.7和数大于9的卡诺图8421BCD3.8U1U2A1AA2A3SUM_1A1A4SUM_2A2SUM_3A3SUM_1B1SUM_4A4SUM_2B2SUM_3BB3B1SUM_4B4B2B3C0C4B4C0C474LS283N74LS283N进位输出图3.8一位8421BCD码加法电路8421BCD并行加法器，这样通过低位向高位产生进位进行十进制的加法运算。3、三位8421BCD8421BCD8421BCD9，8421BCD0，这样就可以通过三位串行进位加法器进行加法计算。8421BCD3.92404080216数字电子技术课程设计VCC5VU15U165A13A25144A1A3SUM_13121A2A4SUM_214413A3SUM_1SUM_3121610B1SUM_4A4SUM_2213B2SUM_315610B1SUM_4B3211B2B415B31179B4C0C479C0C474LS283NVCC74LS283N5V>=1>=1&&&&&&&&VCC5VU33U345A13A25144A1A3SUM_11213A2A4SUM_214413A3SUM_1SUM_3121610B1SUM_4A4SUM_2213B2SUM_315610B1SUM_4B3211B2B415B31179B4C0C479C0C474LS283NVCC74LS283N5V>=1>=1&&&&&&&&VCC5VU51U525A13A25144A1A3SUM_13121A2A4SUM_214413A3SUM_1SUM_3121610B1SUM_4A4SUM_2213B2SUM_315610B1SUM_4B3211B2B415B31179B4C0C479C0C474LS283NVCC74LS283N5V>=1>=1进位输出&&&&3.98421BCD&&2404080217(三)、译码显示模块数字显示译码器的主要功能是译码驱动数字显示器件。数字显示的方式一般分74471、七段数码管的结构及工作原理七段数码管的结构如图所示,它有七个发光段,3.10a、b、c、d、e、f、g七段数码管内部由发光二极管组成。在发光二极管两端加上适当的电压时，就会发光。发光二极管有两种接法:即共阴极接法和共阳极接法，如图3.11(a)和3.11(b)所示。3.11(a)2404080218数字电子技术课程设计3.11(b)共阳极接法当选用共阳极数码管时，应选用低电平输出有效的七段译码器驱动;当选用共阴极的译码管时，应选用高电平输出有效的七段译码器驱动。本设计中用了共阳极接法。2、七段显示译码器744774473.127447LT,RBI,BI/RBO74477447NAOA功能分别进行介绍。BOBCOCDODLT?试灯输入OE~LTOF试灯输入主要用于检测数码管能否正常发光。~RBIOG~BI/RBOLTRBI检测时，=0，=1,=X,BI/RBO3.127447A3A2A1A0,XXXX,显示译码器的逻辑符号LT=1RBI?灭零输入0015.200，15.215.2LTRBI=1、=0A3A2A1A0,0000，2404080219数字电子技术课程设计显示，即灭零。此时，=0;BI/RBO当LT=1、RBI=1时，若输入代码为A3A2A1A0,0000，则显示零字型，此时，=1。BI/RBO?端BI/RBO一根引脚引出。有时作为输入端，有时作为输出端。BI/RBOBI=0，怎样，字型处于熄灭状态;RBI如果出现零，则熄灭。3、七段译码显示电路综合以上，译码显示电路的电路图如图3.13:图3.13译码显示电路在本设计中，三位数码管显示经过全加器运算的结果数据，八位二进制数的和000——510，0000——1998，存在进位，用四个数码管显示。24040802201、系统综述加法电路是计算机电路中最基本的电路部分，在计算机系统的组成中起到重要作用。本次设计的八位二进制和三位十进制相加并在数码管上显示，我们采用74LS283本课题所要求，具体如下:(1)74LS19374LS1608421BCD(2)加法:此74LS2838421BCD9174LS283制的加法运算。(3)274LS2832总电路图由于纸张太小，我们把总电路分成了两块，一块为输入三位十进制加数与被加4.1;另一块输入加数与被加数都为八位二进制，然后显示结4.2可用同一模块。图4.3中用三片七段数码显示管显示三位和，用发光二极管亮表示进位。图中999999，9984.41111111111111111，510。2404080221数字电子技术课程设计VCCVCC5V5VCAU19U7U205A13ABCDEFGA21445A3SUM_1A11213A4SUM_2A27447N71313144AOASUM_3A3SUM_1112610121B1SUM_4BOBA4SUM_2221113COCB2SUM_315610610B3B1SUM_4DOD1129B4B2OE31515~LTOFB37911514C0C4~RBIOGB44~BI/RBO79C0C474LS283N74LS283NVCC5V>=1>=1&&&&&&&&VCCVCC5V5VCAU3U37U385A13ABCDEFGA21445A3SUM_1A11213A4SUM_2A27447N13144713AOASUM_3A3SUM_1112610121B1SUM_4BOBA4SUM_2221113B2COCSUM_361015610B3DODB1SUM_49112B4OEB215315B3~LTOF7911514~RBIOGC0C4B44~BI/RBO79C0C474LS283NVCC74LS283N5V>=1>=1&&&&&&&&VCCVCCCAU8U55U565A13ABCDEFGA21445A3SUM_1A11213A4SUM_2A27447N13144713AOASUM_3A3SUM_1112610121B1SUM_4BOBA4SUM_2221113B2COCSUM_315610610DODB3B1SUM_41192B4B2OE15315B3~LTOF7911514C0C4B4~RBIOG4~BI/RBO79C0C474LS283NVCC74LS283N5V>=1>=1进位输出&&LED1&&&&&&图4.32404080222数字电子技术课程设计2404080223图4.4数字电子技术课程设计3、设计、仿真调试中遇到的问题8421BCD74LS19374LS160决了问题，受益颇多。结束语:上述即为本次课设所有内容，设计中充分考察了数字电子技术知识的综合应8421BCD74LS19374LS161发现卡诺图也很困难，也放弃了。在设计中我们发现电路太大，纸张不够用，老师建议用子电路，我们做的时候也用了子电路，但我在报告里没写。参考文献1(林涛楚岩田莉娟?《数字电子技术基础》?清华大学出版社?2007月第二次版2(阎石?《数字电子技术基础辅导》?华中科技大学出版社?200712第一版3