4位数值比较器设计

电子技术课程设计报告

题目：4位数值比较器设计

学生姓名：

学生学号：

年级

专业

班级

指导教师:

机械与电气工程学院制

2023年11月

4位数值比较器设计

机械与电气工程学院：自动化专业

1.课程设计的任务与规定

1.1课程设计的任务

采用Multisim12.0软件实现4位数值比较器的设计与仿真。

1.2课程设计的规定

(1)设计一个4位数值比较器的电路，对两个4位二进制进行比较。

(2)采用74Ls85集成数值比较器。

(3)要有仿真效果及现象或数据分析。

2.四位数值比较器设计方案制定

2.1四位数值比较器工作的原理

对两个4位二进制数A3A2A1A0与B3B2B1B0进行比较。从A的最高位A3和B

的最高位B3进行比较，假如他们不相等，则该位的比较结果可以作为两数

的比较结果。若最高位A3二B3,则再比较次高位A2二B2,余此类推。假如两

数相等，那么，必须将进行到最低位才干得到结果。可以知道：

FA>B=FA3>B3+FA3=B3FA2>B2+FA3;B3FA2:B2FADB1+FA3=B3FA2=B2FA1=B2FAO

>B0+FA3=B3FA2=B2FA1=B1FA0=B01A>B(2-1)

FA<B=FA3<B3+FA3=B3FA2<B2+FA3=B3FA2=B2FAKB1+FA3=B3FA2=B2FA1=B2FA0

<BO+FA3=B3FA2=B2FA1=B1FAO=BOIA<B(2-2)

FA=B=FA3=B3FA2=B2FA1=B1FAO=BOIA=B(2—3)

IA>B.IA<B和IA=B称为扩展输入端，是来自地位的比较结果。扩展输入端与其

他数值比较器的输出连接，以便组成位数更多的书值比较器。若仅对4位数进行

比较时，IA>B.IA<B.IA=B进行适当解决，IA>B=IA〈B=O,IA=B二l。

2.2四位数值比较器设计方案

四位数值比较器重要由一个74LS85和三个信号灯组成。通过四个开关的开

通和闭合接受用户输入。通过信号灯的亮与不亮来判断数值得大小。黄灯亮表达

A>B；红灯亮表达A<B；绿灯亮表达A=B。其流程图如下图1所示。

四位数值比较据

数据输入

图1四位数值比较器电路组成框图

3.四位数值比较器设计的技术方案

3.1四位数值比较器单元模块功能及电路设计

器接受到信号，你能保证信号灯亮的，只要有一点光接受就可以，所以只要不

完全挡住灯都会亮。

X3

2.5VQ

QO2.5V

A>BA=BA<B

图3输出电路设计

3.2重要芯片介绍

3.2.174L85D芯片

74LS85芯片是四位数值比较器，共有54/7485.54/74S85.54/74LS85三种线

路结构型式。74LS85D可进行二进制码和BCD码的对比，对两个4位字的比较结

果有三个输出端(A>B,A=B,A<B)O两个4位数的比较是从A的最高位A3和8的

最高位B3进行比较，假如它们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较

结果。若最高位A3=B3,则再比较次高位A2和B2,余类推。显然，假如两数相

等，那么，比较环节必须进行到最低位才干得到结果。其功能结构电路如下图

5。四位数值比较器真值表如下表1所示。

U1

15A3--•OAGTB•

1B3.••OAEQB.

13A2-•­OALTB•

14B2...........

12Al

ITBl

工AO-

BO-

AGTB

AEQB

ALTB

74LS85D

图474LS85D芯片

图575Ls85D功能结构电路设计图

表1四位数值比较器真值表

比较输入输出

A3B3A2B2AlB1AOB0LGM

>***100

二>**100

==>*100

=>100

====010

<***001

=<**001

==<*001

-==<001

3.3.四位数值比较器整体电路原理图

图6四位数值比较器整体电路原理图

3.4元器件清单

表3元器件清单

名称规格型号编号数量

四位数值比较器74LS85DU11

PROBE黄色2.5VXI1

PROBE红色2.5VX21

PROBE绿色2.5VX31

单刀双掷开关TD_SW1si.s2、s3、s44

4四位数值比较器设计的仿真实现

4.1仿真软件的介绍

本次课程设计采用Multisim12.0来实现数字电子钟的仿真，它是电子线路分析

与设计的优秀仿真软件，其界面直观、操作方便，创建电路需要的元件和电路仿

真需要的测量仪器都可以以直接从屏幕抓取，且元件和仪器的图形与实物外形

接近。Multisim12.0已经成为电子技术领域进行教学、学习和实验的必不可少

的辅助软件，是每一个电子技术爱好者、学习者和工程技术人员必须掌握的工具

软件之一,Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础

的仿真工具，合用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图

的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

4.2四位数值比较器设计仿真实现

四位数值比较器未仿真实现，在仿真软件中的状态，图7所示。

图7四位数值比较器未开始

开关S1接通时,A3为高电势端,B3为低电势端,即A>B。因此黄灯亮,如图8所

示O

开关Key、Key2接通,开关S3.S4接通时,A3.B3为低电势端;A2.B2为低电势端;

A1.B1为高电势端，即人也.因此红灯亮，如图9所示。

图9A=B的情况

开关Keyl.Key2.Key3.Key4接通叱A3.B3为低电势端,A2.B2为低电势端,A1为低电

势端,B1为高电势端，即A<B。因此绿灯亮，如图10所示。

图10A<B的情况

5总结及心得体会

本次数电的课程设计加深了我对Multisim软件的进•步进•步理解。熟悉了该

软件的元器件的查找，绘图及仿真，为我以后更深层次的学习奠定了良好的基

础。通过这次课程设计，使我受益颇多。了解到课程实习设计是开端，连接是关

键，测试是必须。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片

的使用。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析

实际问题，通过食资料、分析资料及请教老师和I句学等多种途径，解决问题，终

于完毕了四位数值比较器的仿真。

对于数字电路设计，特别在使用Multism进行逻辑电路的连接与分析时，

这种分析解决问题的能力就更为重要。要在复杂的电子器件和密密麻麻的连线中

找出头绪来，有时候并不是一件容易的事情。就是在这种不断发现问题、分析问

题、解决问题的过程中，我提高了自己分析解决问题的能力，因此，我把这次课

程设计当作一次综合学习的机会。

在设计过程中，出现了各种各样的问题，有些是单一因素引起的，有的是

综合因素引起的，这些都很考验我的毅力与坚持。但是我掌握了研究这类问题的

方法，即问题解决的过程就是要从问题所表现出来的情况出发，通过反复推敲，

作出相应判断，逐步找出问题的症结所在，从而一举击破。本次课程设计仍然存

在一些不够完美的地方，例如在Multism环境下设计逻辑电路时，如何更好地

布局以及连线，使整个电路图更加清楚明了等等问题，虽然是细节问题，但往

往可以决定成败，这些问题都应当引认为戒并作为以后设计相关电路时的参考。

在本次课程设计中，我反复的练习各项操作，在练习的同时，我不断地巩固，

熟能生巧，我最后将本次课程设计完毕的非常好。这对我以后学习相关的课程以

及进行更高层次的数字电路设计都奠定了不错的基础，我相信无论做什么事情

都要坚持、细心，不放弃，碰到困难要去解决，一个人解决不了，要敢于不耻下

问，需求别人的帮助，这样我们可以在一次次困难中成长，这样就一定会实现

自己的目的。

6参考文献

［1］韩广兴等电子元器件与实用电路基础W］北京电子工业出版社

2023年1月

［2］蓝和慧宁武等全国大学生电子设计竞赛单片机应用技能精解［M］

北京电子工业出版社2023年4月

［3］康光华.电子子技术基础数字部分第五版北京［M］高等教育

出版社.2023.

［4］康光华.电子技术基础模拟部分［M］北京高等教育出版社.2023

［5］赵春华.电子技术基础仿真实验北京［M］机械工业出版社.1998

［6］阎石.数字电子技术基础［J］.电气类,2023.05

［7］童诗白.模拟电子技术基础［J］.电气类,2023.05

［8］傅劲松.《电子制作实例集锦》［M］,福建科技技术出版社，2023.

［9］廖先芸.《电子技术实践与训练》［M］.高等