一位加法器数电.docx

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一位加法器数电

《电子技术课程设计报告》

题目：

一位加法器

学院：

工程学院

专业：

07级电气工程及其自动化

班级：

07级1班23号

姓名：

王晓龙

指导教师：

李斌李芝兰

2009年12月9日

目录

1.课程设计目的…………………………………………………………2

2.课程设计题目描述和要求……………………………………………2

3.1课程设计报告内容………………………………………………2

3.2论述方案的各部分工作原理……………………………………2

3.3设计方案的图表…………………………………………………9

3.4编写设计说明书…………………………………………………9

4.总结…………………………………………………………………10

1.课程设计目的

课程设计是培养我们学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，数字电子技术已经成为当今计算机应用中重要的基础领域，在生活中可以说得是无处不在。

因此作为二十一世纪的大学来说掌握运用数字电子技术及逻辑电路的开发技术是十分重要的。

（1）了解基本的逻辑门电路。

（1）在实际应用中学会编码器译码器的作用和工作方式。

（1）提高自己的动手动脑能力，将在课堂上学到的知识应用到实际当中。

2.课程设计题目描述和要求

题目：

一位加法器

要求：

（1）利用基本逻辑门电路和编码器，译码器及计数器完成电路

（2）用LED管显示

3.课程设计报告内容

3.1设计方案的选定与说明；

利用逻辑门电路实现两个二进数相加并求出和的组合线路。

键盘输入数字，编码器，逻辑门电路，计数器，译码器驱动器，使其达到一位数加法运算。

我设计的数字系统中输入数字，所以需要编码功能的逻辑电路实现编码，因为为一位加法，所以输入为0~9十个按键。

通过8421BCD编译，利用基本逻辑门电路实现加法运算，因为没有小数部分运算，无小数点，因此我选用74HC4511译码驱动器连接7段式LED显示管读出结果。

3.2论述方案的各部分工作原理；

编码器部分盘输入逻辑电路就是由编码器组成。

图1是用十个按键和门电路组成的8421码编码器，其功能如表1所示，其中S0～S9代表十个按键，即对应十进制数0～9的输入键，它们对应的输出代码正好是8421BCD码，同时也把它们作为逻辑变量，ABCD为输出代码（A为最高位），GS为控制使能标志。

对功能表和逻辑电路进行分析，都可得知：

①该编码器为输入低电平有效；②在按下S0～S9中任意一个键时,即输入信号中有一个为有效电平时，GS＝1，代表有信号输入，而只有S0～S9均为高电平时GS＝0，代表无信号输入,此时的输出代码0000为无效代码。

由此解决了前面提出的如何区分两种情况下输出都是全0的问题。

优先编码器：

允许同时输入两个以上的有效编码信号。

当同时输入几个有效编码信号时，优先编码器能按预先设定的优先级别，只对其中优先权最高的一个进行编码。

图1用十个按键和门电路组成的8421BCD码编码器

8421BCD码编码器真值表

输入

输出

T

S9

S8

S7

S6

S5

S4

S3

S2

S1

S0

A

B

C

D

E

F

G

H

GS

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

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0

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1

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1

1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

表18421BCD码编码器真值表

主要逻辑门电路如附图所示，依靠基础门电路实现加法运算。

主要根据全加器原理设计，全加器是实现两个一位二进制数及低位来的进位数相加（即将三个一位二进制数相加），求得和数及向高位进位的逻辑电路。

由逻辑门电路构成的全加器有许多种如图2所示为与非门构成的全加器。

图2用与或非门构成的一位全加器逻辑图

根据全加器功能，其真值表如表2所示。

表中Ai及Bi分别代表第i位的被加数及加数，Ci是低位来的进位，Si代表相加后得到的和位，Ci+1代表向高位的进位。

其逻辑符号示于图3-10，图中CI是进位输入端，CO是进位输出端。

图4-11为全加器的逻辑电路图。

输入  

输出  

Ai    

Bi 

Ci

Si

Ci+1

0   

0

0

0

1

1

1

1

0   

0

1

1

0

0

1

1

0   

1

0

1

0

1

0

1

0   

1

1

0

1

0

0

1

0   

0

0

1

0

1

1

1

表2  全加器真值表

首先根据真值表写出反函数即按“0”写表达式，并简化。

对上式取反得

译码器部份选择7段式选择译码器74HC4511，74HC4511七段试显示译码器逻辑符号如图2所示，功能表如表2所示。

当输入8421BCD码时输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。

当输入为1010~1111六个状态时，输出全为低电平，显示器无显示。

该集成显示译码器设有3个辅助控制端LE、

、

，以增强器件的功能，分别简要说明如下：

灯测试输入

当

=0是，无论其他输入端是什么状态，所有各段输出a~g均为1，显示字形为8，该输入端常用于检查译码器本身及显示器各段的好坏。

灭灯输入

当

=0，并且

=1时，无论其他输入端是什么电平，所有各段输出a~g均为0，所以自型熄灭。

该输入端用于将不必要的显示的零熄灭

所存使能输入LE

在

=

=1的条件下，当LE=0时，所存器不工作，译码器的输出随输入码的变化而变化；当LE由0跳变到1时，输入码被所存，输出只取决于所存器的内容，不再随输入的变化而变化。

图374HC4511逻辑符号

在电路中选择共阴极使用如下图，

图6七段式数码显示系统

表374HC4511功能表

表3附74HC4511功能表

3.3设计方案的图表

图7设计方案思路

3.4编写设计说明书；

本产品可用于0~9的加法运算，分别由2个独立键盘输入（键盘由0~9十个按键组成）加数与被加数，传输到8421BCD编码器中进行编码后经逻辑门电路进行运算，再由译码器到7段式LED显示器显示出结果。

总体操作简单易懂。

产品所用原件列表

0~9键盘2个

8421BCD编码器2个

逻辑门电路若干

74HC4511编码器3个

7段式LED数码显示2个

4.总结

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。

在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和了解芯片的选择。

回顾起此次数字电子技术课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从查资料到定稿，从理论到实践，在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

在将近两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西。

比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。

所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。

做课程设计确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋。

本次的课程设计为一位加法器，通过仔细的查阅资料和耐心的整理，使我深入的了解了半加器，全加器的功能及作用。

通过自己的思考，也对设计逻辑电路有了更深的认识。

经过努力这次课程设计顺利完成了，此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。

在此，感谢李斌老师和李芝兰老师的细心指导，也同样谢谢其他同学的无私帮助！

在设计中也遇到了很多问题，最后在李斌老师和李芝兰老师的辛勤指导下，终于游逆而解。

同时，在李斌老师和李芝兰老师的身上我学得到很多实用的知识，在此，我向李斌，李芝兰老师表示感谢！

同时，对给过我帮助的所有同学和两位指导老师再次表示忠心的感谢！

参考书目：

［1］高世忻，卢估成，陈力生，田红民等，《电子电路实验及应用课题设计》中国科学技术大学出版社，北京，2000年

［2］赵家贵主编，《电子电路设计》，中国计量出版社，北京，1998年

［3］鲍可进，赵志强，赵不贿等，《数字逻辑电路设计》，清华大学出版社，北京，2002年

［4］康华光，邹寿彬，秦臻，《电子技术基础》，高等教育出版社，北京，2006年