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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 長(zhǎng)安大學(xué)</b></p><p> 電工與電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</p><p> 題 目:4位二進(jìn)制加法器</p><p> 學(xué) 院:汽車學(xué)院</p><p> 專 業(yè):汽車運(yùn)用工程</p><p><b> 班 級(jí):</
2、b></p><p><b> 姓 名:</b></p><p><b> 學(xué) 號(hào):</b></p><p><b> 指導(dǎo)老師:李三財(cái)</b></p><p><b> 目錄</b></p><p>
3、課題名稱與技術(shù)要求···························</p><p> 摘要····
4、····································
5、3;</p><p> 總體設(shè)計(jì)方案論證及選擇·······················</p><p> 1、方案論證與選擇··
6、183;··························· </p><p> 2、加法器的選取···
7、;·····························</p><p> 3、譯碼器的選取··
8、183;·····························</p><p> 4、數(shù)碼管的選取··
9、;······························</p><p> 設(shè)計(jì)方案的原理框圖、總體電路原理
10、圖及說(shuō)明·····</p><p> 1、原理框圖··························&
11、#183;·········</p><p> 2、總體電路原理圖·····················
12、83;········</p><p> 3、說(shuō)明·······················
13、3;················</p><p> 單元電路設(shè)計(jì)、主要元器件選擇及電路參數(shù)計(jì)算···</p><p> 1、單元電路設(shè)計(jì)·····
14、;···························</p><p> 2、主要元器件選擇····&
15、#183;·························</p><p> 收獲與體會(huì)及存在的問(wèn)題·····&
16、#183;·················</p><p> 參考文獻(xiàn)··············
17、183;······················</p><p> 附件··········
18、;·······························</p><p><b> 課
19、題名稱及技術(shù)要求</b></p><p> 1、課題名稱:四位二進(jìn)制加法器</p><p><b> 2、技術(shù)要求:</b></p><p> a、四位二進(jìn)制加數(shù)與被加數(shù)輸入</p><p><b> b、二位數(shù)碼管顯示</b></p><p><b
20、> 摘要</b></p><p> 本加法器要實(shí)現(xiàn)能夠輸入加數(shù)和被加數(shù),并且還能夠?qū)⒆罱K結(jié)果用二位數(shù)碼管顯示出來(lái)的功能。由于輸入的加數(shù)和被加數(shù)是四位二進(jìn)制數(shù),所以我們通過(guò)控制8個(gè)開關(guān)A3、A2、A1、A0和B3、B2、B1、B0的“閉合”與“斷開”來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入“1”和“0”,將8個(gè)開關(guān)所輸入的信號(hào)輸入到“超前進(jìn)位集成4位二進(jìn)制加法器74LS283”,然后將加法器的5個(gè)輸出端接到譯碼器Ⅰ,這個(gè)譯
21、碼器加法器所得的和數(shù)譯碼成十進(jìn)制的十位數(shù)和個(gè)位數(shù),并將兩個(gè)數(shù)位上的數(shù)分別以4為二進(jìn)制碼X3、X2、X1、X0和Y3、Y2、Y1、Y0輸出,最后分別將十位、個(gè)位的二進(jìn)制碼輸入到兩個(gè)“74LS247型七段譯碼器”,譯碼器與BS204數(shù)碼管相連,數(shù)碼管便將兩個(gè)加數(shù)的和以二位十進(jìn)制數(shù)顯示在數(shù)碼管上了。</p><p> 總體設(shè)計(jì)方案論證及選擇</p><p><b> 方案論證與選擇
22、</b></p><p> 方案一:加數(shù)與被加數(shù)的輸入,通過(guò)鍵盤直接輸入兩個(gè)二位十進(jìn)制數(shù),然后通過(guò)譯碼器將它們翻譯成兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù),然后通過(guò)并行加法器進(jìn)行加法運(yùn)算,將所得和通過(guò)譯碼器翻譯后,再將翻譯結(jié)果輸入到七段數(shù)碼管,最終將計(jì)算結(jié)果以二位十進(jìn)制數(shù)形式顯示在七段數(shù)碼管上。</p><p> 方案二:加數(shù)與被加數(shù)的輸入,通過(guò)八個(gè)開關(guān)的“閉合”與“斷開”分別表示“0”和“1”
23、,來(lái)輸入兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù),然后通過(guò)并行加法器進(jìn)行加法運(yùn)算,將所得的和,通過(guò)五個(gè)發(fā)光二級(jí)管的“亮”與“滅”分別表示“1”“0”,表示成一個(gè)五位二進(jìn)制數(shù)。</p><p> 方案三:加數(shù)與被加數(shù)的輸入,通過(guò)八個(gè)開關(guān)的“閉合”與“斷開”分別表示“0”和“1”,來(lái)輸入兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù),然后經(jīng)過(guò)并行加法器進(jìn)行加法運(yùn)算,然后通過(guò)譯碼器翻譯后,再講翻譯結(jié)果輸入到七段數(shù)碼管,最終將計(jì)算結(jié)果以二位十進(jìn)制數(shù)形式顯示在七段數(shù)碼管上。
24、</p><p><b> 方案比較:</b></p><p> 方案一,看起來(lái)很“高大上”,但是第一步的鍵盤輸入及譯碼功能電路很復(fù)雜,難以實(shí)現(xiàn)。因此舍棄此方案</p><p> 方案二,第一眼看上去,感覺方案很古老,輸入用8個(gè)開關(guān),而輸出用5個(gè)燈表示,雖然簡(jiǎn)單,但是不符合課題中“二位數(shù)碼管顯示</p><p>
25、 ”這一技術(shù)要求。因此舍棄此方案。</p><p> 方案三,輸入方式很土,但是操作很簡(jiǎn)單,同時(shí)也能達(dá)到用二位數(shù)碼管顯示的要求。因此,選擇此方案最恰當(dāng)。</p><p><b> 加法器的論證與選擇</b></p><p><b> 串行加法器</b></p><p> 可用課本P267例2
26、0.7.1所給的電路設(shè)計(jì),用四個(gè)1位全加器組成一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算的加法器,這樣串行進(jìn)位全加器,任意1位的運(yùn)算都必須等到低位加法完成送來(lái)進(jìn)位是才能進(jìn)行,缺點(diǎn)是運(yùn)算速度很慢,優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡(jiǎn)單。</p><p><b> 并行加法器</b></p><p> 可直接用集成元件超前進(jìn)位集成4位二進(jìn)制加法器74LS283,這種全加器,工作時(shí),各位同時(shí)進(jìn)行運(yùn)
27、算,進(jìn)位數(shù)直接根據(jù)各位的加數(shù)確定了,不需要等到低位運(yùn)算結(jié)束就可得到進(jìn)位數(shù),缺點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)比較復(fù)雜,優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算速度更快。</p><p> 選擇:由于并行加法器已經(jīng)有現(xiàn)成的集成元件,為了電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,也考慮到常用的元件,我們選擇超前進(jìn)位集成4位二進(jìn)制加法器74LS283。</p><p> 譯碼器Ⅱ的論證與選擇</p><p> 譯碼是編碼的逆過(guò)程,將輸入的每個(gè)
28、二進(jìn)制代碼賦予含義“翻譯”出來(lái),給出相應(yīng)的輸出信號(hào)。這里要用到顯示譯碼器,顯示譯碼器分為七段譯碼器和八段譯碼器,此處不需要顯示小數(shù),所以最終選擇七段譯碼器。</p><p> 七段顯示譯碼器的功能是把“8421”碼二-十進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的七段信號(hào),驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管,顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)碼。常見且常用的用的有74LS247型譯碼器和74LSS248型譯碼器,74LS247輸出低電平有效,74LS248輸出高電平有
29、效。兩種都可以用,我們所熟悉的是課本所講的74LS247,所以,最終選擇74LS247型譯碼管。</p><p><b> 數(shù)碼管論證與選擇</b></p><p> 數(shù)碼管的作用,就是將譯碼器“翻譯”過(guò)來(lái)的信號(hào),通過(guò)七段發(fā)光二級(jí)管顯示出來(lái),由于數(shù)碼管要與譯碼器配合使用,前邊用的是74LS247型譯碼器,應(yīng)采用共陽(yáng)極數(shù)碼管,所以最終選擇共陽(yáng)極BS204型半導(dǎo)體數(shù)碼
30、管。</p><p> 設(shè)計(jì)方案的原理框圖、總體電路原理圖及說(shuō)明</p><p><b> 1、原理框圖</b></p><p><b> 2、總體電路原理圖</b></p><p> 說(shuō)明:圖中譯碼器與數(shù)碼管間的電阻均為510歐姆</p><p> 單元電路設(shè)計(jì)、
31、主要元器件選擇及電路參數(shù)計(jì)算</p><p> 加數(shù)與被加數(shù)輸入(邏輯開關(guān))設(shè)計(jì)</p><p> 通過(guò)改變8個(gè)開關(guān)的不同狀態(tài)來(lái)達(dá)到數(shù)據(jù)輸入的功能,每4個(gè)一組,分別用以輸入加數(shù)和被加數(shù),如下圖所示,開關(guān)“斷開”表示“1”,開關(guān)“閉合”表示“0”。</p><p><b> 加法器設(shè)計(jì)</b></p><p> 超
32、前進(jìn)位集成4位加法器74LS283的邏輯圖</p><p> 超前進(jìn)位集成4位加法器74LS283的管腳圖</p><p><b> 譯碼器Ⅰ設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 邏輯狀態(tài)表</b></p><p> 根據(jù)邏輯狀態(tài)表我們可得到邏輯式如下:</p><p&
33、gt;<b> Y3=0</b></p><p><b> Y2=0</b></p><p> Y1=C1S3 + C1 S1+C1S2 +C1S3S2S1 </p><p> Y0=C1 + S3S1+ S3S2 +C1S3S2S1 </p><p> X3=C1S3 +C1 S1+
34、C1S3S2 </p><p> X2= S2+C1S3 </p><p> X1= S1+ S1 +C1 S1+ S3S2 </p><p> X0=C1 S0 + +C1S3 +C1S3S1S0</p><p> 根據(jù)邏輯式,可以設(shè)計(jì)出譯碼器Ⅰ的電路圖如下圖所示:</p><p><b>
35、 譯</b></p><p><b> 碼</b></p><p><b> 器</b></p><p><b> Ⅰ</b></p><p><b> 電</b></p><p><b> 路<
36、;/b></p><p><b> 圖</b></p><p><b> 譯碼器Ⅱ的選擇</b></p><p> 譯碼器我們選擇的是集成的74LS247譯碼器,這是一個(gè)七段顯示譯碼器,其主要功能是把“8421”碼譯成對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的7個(gè)字段信號(hào),驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管,顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)碼。C3、C2、C1、C0是“84
37、21”碼的4位輸人信號(hào),a,b,c,d,e,f,g是七段譯碼輸出信號(hào),LT,RBI,BI為控制端。燈測(cè)試輸人端LT:當(dāng)LT=0,BI=1時(shí),無(wú)論C3~C0為何種狀態(tài),a,b,c,d,e,f,g的狀態(tài)均為0,數(shù)碼管七段全亮,顯示“8”字形,用以檢查七段顯示器各字段是否能正常工作。滅零輸入端RBI:當(dāng)RBI=0時(shí),且LT=1,BI=0時(shí),若A3~A0的狀態(tài)均為0,則所有光段均滅,在數(shù)字顯 示中用以熄滅不必要的0。滅燈輸人/滅零輸出端BI:當(dāng)
38、BI=0時(shí),無(wú)論LT,RBI及數(shù)碼輸人C3~C0狀態(tài)如何,輸出a,b,c,d,e,f,g均 為1,七段全滅,不顯示數(shù)字;當(dāng)BI=1時(shí),顯示譯碼器正常工作。</p><p> 74LS247型七段譯碼器的功能表</p><p> 74LS247型七段譯碼器引腳圖</p><p><b> 數(shù)碼管的選擇</b></p><
39、p> 我們選擇的是七段顯示器,七段顯示器分為共陰極接法和共陽(yáng)極接法兩種,此處為74LS247譯碼器配套選用BS204共陽(yáng)極半導(dǎo)體數(shù)碼管。即若需某字段亮,則需使該字段為低電平,也即低電平有效。查閱資料可知發(fā)光二級(jí)光的正向工作電壓一般為1.5V至3V,驅(qū)動(dòng)電流需要幾毫安至幾十毫安。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)在每個(gè)二極管支路串接限流電阻以防電流過(guò)大而損壞二極管。</p><p> 七段數(shù)碼管的字形結(jié)構(gòu)
40、 七段數(shù)碼管的共陽(yáng)極接法</p><p> 收獲與體會(huì)及存在的問(wèn)題</p><p> 這次課設(shè)是大學(xué)以來(lái),所做的第一個(gè)課程設(shè)計(jì),拿到課題時(shí)一時(shí)間真不知如何下手,好在老師給了一定提示,通過(guò)熟讀課本,查閱相關(guān)書籍,和同學(xué)討論以及在網(wǎng)上搜集資料,我對(duì)題目的要求有了深刻理解,于是根據(jù)功能要求,我有了自己的方案,經(jīng)過(guò)三天“閉關(guān)”式的工作,我終于完成了這次課程設(shè)計(jì)。這些全是
41、我自己的勞動(dòng)成果,也許也會(huì)有許多不足,有很多缺點(diǎn),但是我很滿足,很有成就感。</p><p> 課程設(shè)計(jì)就是為了培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力,創(chuàng)新能力,以及動(dòng)手實(shí)踐能力,通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),我得到了很大的收獲,在獨(dú)立思考,動(dòng)手實(shí)踐能力上都有很大提高,課程設(shè)計(jì)也讓我學(xué)會(huì)了如何將理論與實(shí)踐相結(jié)合。讓我也認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)際的差別,讓我明白在以后的學(xué)習(xí)和工作當(dāng)中,要注重實(shí)踐,這樣才能更好地運(yùn)用我們所學(xué)的理論知識(shí)。</p&g
42、t;<p> 當(dāng)然,在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,我也遇到了很多難題,比如,起初我想通過(guò)鍵盤實(shí)現(xiàn)加數(shù)與被加數(shù)的輸入,后來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)電路太復(fù)雜,其實(shí)用8個(gè)開關(guān)就可以了,電路很簡(jiǎn)單,還有在譯碼器Ⅰ的設(shè)計(jì)時(shí),我也遇到問(wèn)題,不過(guò),當(dāng)我翻閱資料之后發(fā)現(xiàn)這其實(shí)就是一個(gè)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)過(guò)程,按照步驟做就可以做出來(lái)的。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p&g
43、t; 1、《電工學(xué)第七版下冊(cè)電子技術(shù)》 主編 秦曾煌 高等教育出版社</p><p> 2、《數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》主編 郁漢琪 中國(guó)電力出版社</p><p><b> 八、附件</b></p><p> 1、元件清單:邏輯開關(guān) 8個(gè) 74LS283加法器 1個(gè) </p><p
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