简易加减计算器 数电课程设计.docx
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简易加减计算器数电课程设计
电子课程设计
题目：
简易加减计算器
系别：
电气与电子工程系
专业：
自动化
姓名：
李恒
学号：
092409218
指导教师：
杨帆
河南城建学院
2011年6月23日
一设计任务和要求........................................................................2
二原理电路设计............................................................................2
三仿真实验数据整理....................................................................8
四器件清单....................................................................................8
五设计总结..............................................................................8
六参考文献..............................................................................9
七成绩评定...................................................................................10
简易加减计算器的设计
一设计任务和要求
1、自选器件制作一个简易计算器实现二位以下十进制数的加减计算
2、进一步掌握数字电子技术课程所学的理论知识。
3、熟悉几种常见的二——十进制编码器芯片、加法器芯片和LED显示芯片，掌握其工作原理及其使用方法，并能够熟的练将其组合连接，使其构成简单的加减计算器，实现二位以下的十进制数的加减计算。
4、了解数字系统设计的基本思想方法，学会科学分析和解决问题，培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
二进制和（DCBA）
进位输出（CO）
进位信号Y
1010
0
1
1011
0
1
1100
0
1
1101
0
1
1110
0
1
1111
0
1
0000
1
1
0001
1
1
0010
1
1
二原理电路设计
1、编码输入电路：
采用二——十进制编码器作为编码输入器件，它可将我们输入的十进制数对应的编译成对应的二进制BCD代码，输入到运算电路。
电路如右图所示
2、加减计算电路
（1）加法运算进位问题：
因为74LS283是四位全加器，它可以进行十六进制加法运算，在此我们需要的是十进制加法器，当两个四位二进制数相加的和大于9时即产生进位信号，如上表所示，由表可知进位信号Y=DB+DC+CO=D（B+C）+CO
设计一个进位信号，这里我们采用两片74LS283，第一片运算编码电路送过来的代码，当其运算结果大于９时，由组合逻辑电路产生进位信号。
当运算结果为16、17、18时，将进位输出信号与组合逻辑电路进位信号做或运算，这样就得到了合适的进位了。
可是怎样才可以得到正确的十进制数的代码呢，在其进行加法运算时，在第二片加法器上认为加上0110代码，将其与第一片加法器的运算结果做和，这样就得到了我们所需要的运算结果了，电路图如下
加法运算和进位原理图
（2）
减法运算的转换：
加法器只可以做加法运算，不满足我们的设计要求，因此，我们采用异或门电路，将1和作为减数的代码与异或门电路进行异或运算，目的是取反，得到其反码，再将进位信号接入异或门控制电路，进位相当于加一，这样我们就得到了减数的补码。
减法运算的转换和借位信号的输出原理图
借位信号的输出：
由
可知
对比A>B与A借位信号处理：
将个位借位信号输入到十位电路，使其进行一个减去1的运算，然后将十位结果与个位结果分别输出，就得到两个两位数的差（此处减数大于被减数）。
（3）显示电路：
电路中主要用到的是DCD-HEX显示器，在multisim11中查看看其功能表如右图：
3、由上述原理可知，可以按照该原理来设计一个可以进行加减运算的电路如下：
加减计算电路
4、按照以上理论，该加减计算器在运行减法运算的时候，只有减数小于被减数的时候才能计算出正常的结果，为此可在电路的输入端加一个数值比较器，通过比较大小来决定哪个数据输入到电路的上端哪个数据输入到电路的下端，当减数大于被减数时，可以直接输出一个信号，使计算结果表示为负，然后进行大数减去小数的运算该电路可如下用与、非门来实现：
数值比较选择输入端电路
5、将两部分电路结合到一起得到一个全功能的两位十进制数加减计算器电路，该电路可实现任意十进制两位数的加减计算，当开关闭合时为减法运算，断开则运行加法运算，原理图如下：
主电路图
三实验数据整理
Ａ
Ｂ
开关状态（闭合1/断开0）
输出
9
6
8
1
0
1
7
7
3
2
2
1
0
5
3
6
8
3
8
0
1
0
6
6
7
3
2
1
3
5
4
5
6
2
1
-
1
7
1
1
2
5
1
-
1
4
四器件清单
74LS147D编码器、74LS85D数值比较器、74LS283D四位超前进位加法器、七段LED显示器以及常见的逻辑门器件
五设计总结
1、设计过程中遇到的问题及解决方法
当看到自己抽到的实验设计是简易加减器时，自己很高兴。
因为感觉这个题并不难。
可是后来做起来却犯了难。
刚拿到题目时，我第一时间就选择去做简易加减计算器，认为不就是运用全加器来设计一个计算器嘛，这太简单啦！
当我认真思索时我发现，对这个设计我竟然无从下手。
感觉自己学的东西太少啦！
怎样让等号起作用，怎样实现“减”的作用，如何正确的让全加器工作，一大堆的问号堆在脑子里。
但是，我并没有放弃，一直坚持从每一个单元电路下手，逐步实现所要求完成的功能，我将我的疑问写在了纸上，各个击破，这几天用的演草纸几乎比我整个学期用的都多。
我去图书馆，上网查资料。
从十进制数加减计算的运算法则来考虑，和我同组的搭档和组间的同学商量，吸收他们的建议，将他们的思想和我的想法联系起来。
将问题一个个解决，最后终于做完了这个设计。
该设计具有进行任意十进制两位数相加或者相减的运算。
设计过程中，每一个问题都需要单独来解决，比如说：
十位相加若大于10，则产生一个进位，但是若是十位相加为9，且个位有进位，这就有可能产生两次进位的结果，经过我的再三考虑，这个是在加法运算中的一个特殊情况，所以我设计了一个可以避免这种情况出现的方案，如主电路图中所示。
这些问题虽然要一一解决，但是又不能不注意各个单元运算电路的相互影响，所以要搞成一个优秀的设计，必须要有足够的耐心和毅力，坚持到底才能胜利。
2、设计体会
这次电子课程设计让我收获很大。
若不是经过这次课程设计的磨练，我还是会觉得我在数字电子技术这个方面知识的狭隘，若不是这次设计，我会觉得这个学期的数字电子技术白学了。
这次课程设计让我学会了怎样理论联系实际，如何将课本上的知识运用到实际中去。
这次课程设计让我深深体会到我的知识是那么狭窄，书本以外的东西知道的太少啦。
仅仅靠书本上的知识去解决实际问题，那是远远不够的，我应当在课余时间多看看电子类的图书，丰富一下自己的知识面。
在设计中我遇到了很多困难，它让我学会了怎样克服困难，怎样与困难做斗争。
在困难和挫折面前不轻言放弃。
在今后的学习及生活中，我一定要发挥这样的精神，相信未来会是美好的！
六参考文献
【1】《数字电子技术基础》（第五版）阎石主编高等教育出版社
一、指导教师评语
成绩等级：
指导教师签字：
年月日
课程设计成绩评定
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