设计一个一位十进制加减法++数字电路课程设计报告.docx
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设计一个一位十进制加减法++数字电路课程设计报告
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:
显示所置入的两个一位十进制数
置数
开关选择运算方式
加法运算电路
减法运算电路
译码显示计算结果
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B
1=B非，B
0=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S2——S9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A4——A1端，74LS283的B4——B1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S6——S9，通过开关S6——S9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0——9，所以当A+B>9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S>9（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：
CO
S3
S2
S1
S0
Y
数的大小
8
4
2
1
0
0
0
0
0
0
0
没有超过9
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
2
0
0
0
1
1
0
3
0
0
1
0
0
0
4
0
0
1
0
1
0
5
0
0
1
1
0
0
6
0
0
1
1
1
0
7
0
1
0
0
0
0
8
0
1
0
0
1
0
9
0
1
0
1
0
1
10
需要转换
0
1
0
1
1
1
11
0
1
1
0
0
1
12
0
1
1
0
1
1
13
0
1
1
1
0
1
14
0
1
1
1
1
1
15
1
0
0
0
0
0
16
1
0
0
0
1
0
17
1
0
0
1
0
0
18
1
0
0
1
1
0
19
无关项
1
0
1
0
0
0
20
1
0
1
0
1
0
21
1
0
1
1
0
0
22
1
0
1
1
1
0
23
1
1
0
0
0
0
24
1
1
0
0
1
0
25
1
1
0
1
0
1
26
1
1
0
1
1
1
27
1
1
1
0
0
1
28
1
1
1
0
1
1
29
1
1
1
1
0
1
30
1
1
1
1
1
1
31
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5
74LS08引脚图
图6
3：
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，s2~s5分别接1,0,0,1;s6~s7f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02.
设计体会与建议：
1.设计过程中要充分合作，发挥个人的特长，以求达到结果最佳的目的。
2.在做实验之前要先充分理解所运用的知识点，实验室要灵活运用。
3.做实验时应戒躁戒躁。
4.平时应该多掌握一些课本上没有的知识。
设计成绩：
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