加法运算器(数电课设)

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1、 加法运算电路 目录第一章 设计题目11.1 设计任务11.2 设计要求11.3 课程设报告的基本要求2第二章 设计框图2第三章 设计思路3第四章 原理图设计44.1编码器74147的电路设计44.2寄存器74LS374N的电路设计及工作原理54.2.1寄存器74LS194N电路设计及工作原理74.3 加法器74S283N的连接及工作原理84.3.1 加法电路真值表9第五章 工作过程10第六章 元器件清单116.1主要元器件介绍116.1.1功能表116.2 寄存器74LS374N126.2.1 引脚图及功能表如图6.3、6.4所示126.3 加法器74S283N136.3.1 引脚图及功能表

2、13第七章 总结15第八章 致谢16第一章 设计题目1.1 设计任务本周课程设计，我选择的题目是第4个“加法运算电路”。根据本次课程设计的要求，我需要设计能进行两个四位二进制数加法的运算电路，以及发挥部分的显示结果和进行减法运算。 置入两个四位二进制数（要求置入的数小于1010），如（1001）2和（0111），同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数；通过开关选择运算方式加或者减；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；前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。1.2 设计要求基本要求：（1）设计全加器工作单元;（2）能进行四

3、位二进制数的加法运算电路；（3）用数码管以十进制形式显示最后运算结果 发挥部分：（1）减法运算电路；（2）按键声音总体要求：（1）基本部分必须完成，发挥部分可以在已给的范围或自己寻找资料的范围内任选几个方向，至少完成1个发挥方向；（2）符合要求的设计报告一份，其中包括逻辑电路图、印刷电路板图各一份；（3）设计过程的资料、草稿。（4）考勤情况、每天任务的完成情况、答辩情况1.3 课程设报告的基本要求 报告必须打印。项目齐全、字迹工整，字数不少于3000字。装订顺序：封面、中文摘要、关键词、目录、正文（正文的具体要求按老师讲课要求）、总结及致谢、参考文献、附录（逻辑电路图与印刷电路板图）。第二章

4、设计框图加法器键盘寄存器A译码器编码器寄存器B显示器寄存器 第三章 设计思路 我这次设计的题目是加法运算电路。其中有几个难点：如何实现2位十进制和怎样利用寄存器把数据传输到加法器中。于是我想我的加法电路应有键盘与编码器输入数据，寄存器接收数据存储数据并把数据输入到加法器中，加法器接受数据运算后输入进译码器，译码器及显示装置接受数据并显示这几个部分。 因为经键盘及编码器输出的是2进制数，那么寄存器接受并输出的数据也是2进制数，所以加法器输出的数据应是8421BCD码，使显示装置最终显示十进制数。因为1位十进制数的8421BCD码与二进制数表现形式相同，但2位十进制数的8421BCD码与二进制数不

5、同，所以我设计的加法运算装置是由两个74S283N芯片来实现2位十进制数的输出。原理是让第二个芯片的一个输入端接第一个芯片的输出端，另一个输入端进行对第一个芯片的运算结果进行判断，大于等于10时输入6即2进制数的0110，反之输入0。输出结果即为2位十进制数的8421BCD码。 寄存器的设计是由一个74LS374N芯片和两个74S194N芯片组成的，其中两个74S194N芯片并联后与74LS374N芯片串联。74LS374N芯片的脉冲由键盘的数字键提供，使得按下数字键后该寄存器就存储输入的数字，并通过译码显示器显示。两个74S194N芯片的脉冲分别由键盘的+号和=号提供，分别存储加数与被加数并

6、输入到第一个74S283N芯片中运算。最后通过译码显示器显示运算结果。第四章 原理图设计4.1编码器74147的电路设计 编码器74147实现将十进制数转换成二进制数，如图4.1所示 图4.1 编码器电路图上图为74LS147N编码器，是低电平有效的器件，当在键盘上按下相应的按键时便会有相应的电信号输入到编码器中，编码器接收的电信号就会把其经过编码后输出8421BCD码，它由9个输入端和4个输出端构成数据传输，可以对1到9的数字进行编码。4.2寄存器74LS374N的电路设计及工作原理寄存器74LS374N实现数据的暂存与输出，如图4.2所示图4.2 寄存器74LS374N与键盘连接电路图 7

7、4LS374N的由8个输入端、8个输出端、CP端及高阻态端构成。这里我用到4个输入端、四个输出端及CP端，其中CP端与键盘的数字键相连接，输入端与编码器相连接。当按下键盘的数字键时编码器把数据传输到寄存器中，同时数字键接通与断开的信号相当于一个脉冲使寄存器可以输出数据，即按哪个数字键寄存器就会同时输出那个数字的2进制数。4.2.1寄存器74LS194N电路设计及工作原理 寄存器74LS194N实现加数与被加数的输出，如图4.3所示图4.3 寄存器74LS194N电路图 当74LS374N把加数输出后按下键盘的+号键（即开关J2），此时加数寄存器有了一个脉冲信号把加数输出，使其进入加法器中；在7

8、4LS374N将被加数输出后，按下=号键（即开关J11）,此时被加数寄存器得到一个脉冲信号把被加数输出到加法器中。4.3 加法器74S283N的连接及工作原理加法器74S283N电路实现2位十进制加法运算并输出，如图4.4所示 图4.4 2位十进制加法器电路图当加数与被加数经过74LS194N输出后进入首个加法器74S283N中经过计算得出数字，此时另一个加法器需要判断得数是否大于等于10，所以需要在两个加法器中间建立一个门电路来判断得数。如果得数大于等于10，经过门电路判断需要在另一个加法器输入6即0110，经过它的计算得出的数字即为本次运算的最终结果；如果小于10则不需要加6直接输出即可。

9、4.3.1 加法电路真值表 如图4.5所示C 0dcbaL000000000010000100000110001000001010001100001110010000010010010101010111011001011011011101011111100001100011100101表4.5加法器真值表 由该真值表经卡诺图可以得出L=DC+DB,由此我门可以对其进行8421BCD码的转换，如10的二进制码为1010 加六可得00010000。我们可以看得出当得数大于等于十时我们可以对它加六来实现它的转换。第五章 工作过程 本次设计的加法运算电路可以实现简单的十进制数加法计算，并能输出2位十进

10、制数。 当需要计算时，输入加数，按下键盘上的数字键输入数字，此时寄存器74LS374N得到数字键的脉冲把相应数字输出，暂存在另外的寄存器中，然后按下+号键，此时加数寄存器74LS194N得到+号输出的脉冲信号，把74LS374N输出的数字由暂存变为输出，最后进入到加法器的一个输入端。再由键盘输入被加数，被加数激活74LS374N把其输出进入74LS194N中暂存，再按下键盘的=号键给被加数寄存器一个脉冲信号，让它把暂存的被加数输入到加法器的另一个输入端。 此时加法器开始计算两个数的和，小于10直接进入译码器并由显示器显示；大于等于10，则要经过门电路的判断与计算让个位上的8421BCD码输入到

11、另一个加法器的一个输入端，而另一个输入端则接收门电路判断后的由8421BCD码表示的十进制数6，即让6与大于等于10的个位数的8421BCD码进行加法运算，最终得出2位十进制数的8421BCD码的表示，并进入两个译码器中，由译码器译码后在两个显示器中显示运算结果。第六章 元器件清单序号元件名称规格及用途数量1 编码器74LS174N1片2 寄存器A74LS374N 1片3 寄存器B74LS194N2片4 加法器74S283N2片5 显示器SEVEN_SEG_COM2片6 译码器7448N2片7 非 门74ALS04BN5片8 三输入与门74ALS11AN4片9 二输入与非门74ALS03BN2

12、片10 三输入与非门74ALS10AM1片11 电 阻1 k11个12 九线开关1个13 一线开关2个14 电 源5V2个6.1主要元器件介绍 编码器74LS147N的引脚图如图6.1所示图6.1 74LS147N引脚图6.1.1功能表 74LS147N功能表如图6.2所示表6.2 74LS147N功能表 它是常用的数字编码器，做二进制与十进制的转换，即可以把输入的十进制码转换成 二进制码，共有九个输入端，四个输出端，且为低电平有效电路, D为高位输出端，A为低位输出端。6.2 寄存器74LS374N6.2.1 引脚图及功能表如图6.3、6.4所示 图6.3 74LS374N引脚图工作模式输 入内部触发器输 出OC CLK D存入和读出数据L L L HLH相应内部触发器的状态存入数据禁止输出 H L H HLH高 阻高 阻表6.4 74LS374N功能表 功能介绍：当OC接高电平时不管内部触发器为何值输出都为高阻状态即不输出。当OC接低电平时，只有遇到脉冲的上升沿时才会输出，此时输出的数据为内部触发器的相应状态；没有脉冲时只暂存前一状态的数据。6.3 加法器74S283N6.3.1 引脚图及功能表如图6.5、6.6所示图6.5 74S283N的引脚图C 0dcbaL0000000000100001000001100010000010100011