数电组合逻辑电路设计说明书.docx
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数电组合逻辑电路设计说明书
数电——组合逻辑电路设计
实现四位二进制无符号数乘法计算
学号
姓名
专业通信工程
日期2017.4.29
一、设计目的
设计一个乘法器,实现两个四位二进制数的乘法。
两个二进制数分别是被乘数
和乘数
。
被乘数和乘数这两个二进制数分别由高低电平给出。
乘法运算的结果即乘积由两个数码管显示。
其中显示低位的数码管是十进制的;显示高位的数码管是二进制的,每位高位片的示数都要乘以16再与低位片相加。
所得的和即是被乘数和乘数的乘积。
做到保持乘积、输出乘积,即认为实验成功,结束运算。
二、设计思路
将乘法运算分解为加法运算。
被乘数循环相加,循环的次数是乘数。
加法运算利用双四位二进制加法器74LS283实现,循环次数的控制利用计数器74LS161、数码74LS85比较器实现。
运算结果的显示有数码管完成,显示数字的高位(进位信号)由计数器74LS161控制。
以
为例。
被乘数
是5,输入0101;乘数
是4,输入0100.将
输入到加法器的A端,与B端的二进制数相加,输出的和被送入74LS161的置数端(把这个计数器成为“置数器”)。
当时钟来临,另一个74LS161(被称之为“计数器”)计1,“置数器”置数,返回到加法器的B端,再与被乘数
相加……当循环相加到第四个时钟的时候,“计数器”计4,这个4在数码比较器74LS85上与乘数
比较,结果是相等,A=B端输出1,经过反相器后变为0返回到被乘数输入电路,截断与门。
至此,被乘数变为0000,即便是再循环相加,和也不变。
这个和,是多次循环相加的和,就是乘积。
高位显示电路较为独立,当加法器产生了进位信号,CA端输出了一个高电平脉冲,经过非门变为下降脉冲驱动74LS161计一次数,这个数可以通过数码管显示出来。
但是由于二进制数是满足8421排列的,进位的数是10000,即是10进制数的16。
三、仪器设备名称、型号
74LS85(一个)74LS161(三个)
74LS283(一个)74LS08(两个)
非门(两个)数码显示管(两个)
四、实验电路图
说明:
左下角的D1C1B1A1为被乘数的输入端,单刀双掷开关向上是“1”,向下时“0”。
左侧的D2C2B2A2是乘数的输入端。
被乘数经过中间靠右的“加法器低位片”循环相加,相加的结果经过右上方的“置数器”返回到加法器。
“置数器”和“计数器”共用一个时钟信号,当“计数器”所计的数与乘数相等的时候,最上方的数码比较器输出“1”,经过非门变为“0”,“0”返回到4双输入与门中将与门封死,输出0000.同样是这个“0”信号,将“计数器”的使能端EP置为“0”,使计数器保持输出,达到稳定输出的目的。
当“加法器低位片”有进位时,输出一个上升沿,经过非门后变为下降沿,驱动“进位信号计数器”计数,其结果被“高位显示”显示出来。
“高位显示”的示数都要乘以16才可以变为10进制的数。
最后的乘积可由两个数码管显示出来。
读数方法:
“高位显示”字形所对应的十进制数*16+“低位显示”字形所对应的十进制数。
计算结束,目的达成。
五、仿真分析结果
仿真结果1
被乘数1000,乘数1000,结果:
4*16=64。
具体情况请看图中的方框。
仿真结果2
被乘数0011,乘数1100,结果:
2*16+4=36。
具体情况请看图中的方框。
六、实验结果分析
所设计乘法器工作良好、结果与预想情况相同。
七、心得体会
通过这一段时间的紧张学习,最后完成了我的设计任务——四位二进制乘法器的设计。
通过本次课程设计的学习,我深深的体会到设计课的重要性和目的性所在。
本次设计课不仅仅培养了我们实际操作能力,也培养了我们灵活运用课本知识完成工作的能力。
乘法器虽然是比较简单的设计课程,但它给了我一个锻炼的机会和检验的机会,也给我复习多个学科知识提供了便利。
希望学校以后多安排一些类似的实践环节,让同学们学以致用
另:
使用硬件描述语言ISE设计乘法器的实验过程图如下
仿真分析结果: