1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課題： 簡(jiǎn)易加減計(jì)算器系 別： 電氣與電子工程系專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化姓 名： 學(xué) 號(hào)： 河南城建學(xué)院2012年 6 月21 日成績(jī)?cè)u(píng)定·一、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量、答辯情況及其平時(shí)表現(xiàn)綜合評(píng)定）。二、評(píng)分評(píng)分項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)分答辯評(píng)分平時(shí)表現(xiàn)評(píng)分合 計(jì) （100分）任務(wù)完成情 況（20分）課程設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量（40分）表達(dá)情況（10分）回答問(wèn)題情 況（10分）工作態(tài)度與紀(jì)律（10分）獨(dú)立工作能力（10分）得分課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 成績(jī)： 分（折合等級(jí) ）指導(dǎo)教師簽字 年 月 日一、設(shè)計(jì)目的1、綜合運(yùn)用相關(guān)課程中所學(xué)到的知識(shí)去完成設(shè)計(jì)課題。2、

2、熟悉常用芯片和電子器件的類型及特性，掌握合理選用器件的原則。3、學(xué)會(huì)電路的設(shè)計(jì)與仿真。4、通過(guò)查閱手冊(cè)和相關(guān)文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。5、培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。二、設(shè)計(jì)要求1、用于兩位以下十進(jìn)制的加減運(yùn)算。2、以合適方式顯示輸入數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果。三、總體設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)電路原理置數(shù)開關(guān)選擇運(yùn)算方式加法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路譯碼顯示計(jì)算結(jié)果顯示所置入的兩個(gè)一位十進(jìn)制數(shù)圖1加減運(yùn)算原理框圖如圖1所示第一步 置入兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)。例如（1001）2,（0011）2和（0101）2，（1000）2，同時(shí)在兩個(gè)七段譯碼顯示器上顯示出對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)9，3和5，8。第二步 通過(guò)開

3、關(guān)選擇加（減）運(yùn)算方式； 第三步 若選擇加運(yùn)算方式所置數(shù)送入加法運(yùn)算電路進(jìn)行運(yùn)算；同理若選擇減運(yùn)算方式，則所置數(shù)送入減法運(yùn)算電路運(yùn)算；第四步 前面所得結(jié)果通過(guò)另外兩個(gè)七段譯碼器顯示。即：若選擇加法運(yùn)算方式，則（1000）2+（0110）2=（1110）2 十進(jìn)制8+6=14并在七段譯碼顯示器上顯示14。若選擇減法運(yùn)算方式，則（0101）2-（1000）2=（10011）2十進(jìn)制5-8= -3并在七段譯碼顯示器上顯示-3。2、運(yùn)算方案方案一通過(guò)開關(guān)J1-J8接不同的高低電平來(lái)控制輸入端所置的兩個(gè)一位十進(jìn)制數(shù)，譯碼顯示器U10和U13分別顯示所置入的兩個(gè)數(shù)。數(shù)A直接置入四位超前進(jìn)位加法器74LS2

4、83的A4-A1端，74LS283的B4-B1端接四個(gè)2輸入異或門。四個(gè)2輸入異或門的一輸入端同時(shí)接到開關(guān)S1上，另一輸入端分別接開關(guān)J5-J8，通過(guò)開關(guān)J5-J8控制數(shù)B的輸入。當(dāng)開關(guān)S1接低電平時(shí)，B與0異或的結(jié)果為B，通過(guò)加法器74LS283完成兩個(gè)數(shù)A和B的相加。當(dāng)開關(guān)J1接高電平時(shí)，B與1異或的結(jié)果為B非 ，置入 的數(shù)B在74LS283的輸入端為B的反碼，且74LS283的進(jìn)位信號(hào)C0為1，其完成S=A+B（反碼）+1，實(shí)際上其計(jì)算的結(jié)果為S=A-B完成減法運(yùn)算。由于譯碼顯示器只能顯示0-9，所以當(dāng)A+B>9時(shí)不能顯示，我們?cè)诖擞昧硪黄酒?4LS283完成二進(jìn)制碼與8421B

5、CD碼的轉(zhuǎn)換，即S>9（1001）2時(shí)加上6（0110）2，產(chǎn)生的進(jìn)位信號(hào)送入譯碼器U15來(lái)顯示結(jié)果的十位，U14顯示結(jié)果的個(gè)位。由于減法運(yùn)算時(shí)兩個(gè)一位十進(jìn)制數(shù)相減不會(huì)大于10，所以不會(huì)出現(xiàn)上述情況，用一片芯片U14即可顯示結(jié)果。方案二由兩異或門兩與門和一或門組成全加器，可實(shí)現(xiàn)一位二進(jìn)制加邏輯運(yùn)算，四位二進(jìn)制數(shù)并行相加的邏輯運(yùn)算可采用四個(gè)全加器串行進(jìn)位的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，將低位的進(jìn)位輸出信號(hào)接到高位的進(jìn)位輸入端，四個(gè)全加器依次串行連接，并將最低位的進(jìn)位輸入端接邏輯“0”，就組成了一個(gè)可實(shí)現(xiàn)四位二進(jìn)制數(shù)并行相加的邏輯電路。通過(guò)在全加器電路中再接入兩個(gè)反相器可組成一個(gè)全減器，實(shí)現(xiàn)一位二進(jìn)制減邏輯運(yùn)

6、算，將來(lái)自低位的錯(cuò)位信號(hào)端接到向高位借位的信號(hào)端，依次連接四個(gè)全減器，構(gòu)成可實(shí)現(xiàn)四位二進(jìn)制數(shù)并行進(jìn)行邏輯減運(yùn)算的電路。在兩組電路置數(shù)端接開關(guān)控制置數(shù)輸入加法還是減法運(yùn)算電路，電路輸出端接LED燈顯示輸出結(jié)果，輸出為五位二進(jìn)制數(shù)。通過(guò)對(duì)兩種方案的比較，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，首先在不計(jì)入數(shù)碼管所需芯片的情況下，方案二一共需要十二個(gè)芯片，電路的連接相當(dāng)復(fù)雜，產(chǎn)生接線錯(cuò)誤和導(dǎo)線接觸不良的幾率大大增加，而且耗費(fèi)較高；而方案一一共需要七或九個(gè)芯片，且其中幾個(gè)芯片只用到一兩個(gè)門，相對(duì)接線較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。其次，方案二采用串行進(jìn)位和借位的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)四位邏輯加減運(yùn)算，任意一位的邏輯運(yùn)算必須在前一位的運(yùn)算完成之后才能進(jìn)

7、行，相較而言運(yùn)算速度不高；而方案一采用的是超前進(jìn)位的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)四位邏輯運(yùn)算的，每位的進(jìn)位只有加數(shù)和被加數(shù)決定，而與低位的進(jìn)位無(wú)關(guān)，它的運(yùn)算速度較方案二高出很多。綜上所述，方案一較方案二更加優(yōu)秀，不僅電路簡(jiǎn)單而且運(yùn)算速度更快，經(jīng)綜合小組各設(shè)計(jì)方案，被選為小組共同方案。四、各部分電路設(shè)計(jì)1、加法電路的實(shí)現(xiàn)用兩片4位全加器74LS183和門電路設(shè)計(jì)一位8421BCD碼加法器。由于一位8421BCD數(shù)A加一位數(shù)B有0到18這十九種結(jié)果。而且由于顯示的關(guān)系,當(dāng)大于9的時(shí)候要加六轉(zhuǎn)換才能正常顯示，所以設(shè)計(jì)的時(shí)候有如下的真值表：0000000000010100010020001103001000400101

8、05001100600111070100008010010901010110需要裝換010111110110011201101113011101140111111510000016100010171001001810011019無(wú)關(guān)項(xiàng)101000201010102110110022101110231100002411001025110101261101112711100128無(wú)關(guān)項(xiàng)111011291111013011111131由前16項(xiàng)得：由后10項(xiàng)得：由以上兩式得 Y=CO+S3S2+S3S1由于用與非門比較方便所以我們選用了與非門電路有以下兩種選擇：(1)(2)但由于（1）方式簡(jiǎn)單所以我

9、們選用了（1）方式得到了如下的理論圖:加法電路圖2加法實(shí)現(xiàn)電路2、減法電路的實(shí)現(xiàn)該電路功能為計(jì)算A-B。若n位二進(jìn)制原碼為N原，則與它相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)碼為N補(bǔ)=2n-N原，補(bǔ)碼與反碼的關(guān)系式為N補(bǔ)=N反+1，A-B=A+B補(bǔ)-2n=A+B反+1-2n因?yàn)锽1= B非，B0=B，所以通過(guò)異或門74LS86對(duì)輸入的數(shù)B求其反碼，并將進(jìn)位輸入端接邏輯1以實(shí)現(xiàn)加1，由此求得B的補(bǔ)碼。加法器相加的結(jié)果為：A+B反+1由于2n=24=(10000)2,相加結(jié)果與相2n減只能由加法器進(jìn)位輸出信號(hào)完成。當(dāng)進(jìn)位輸出信號(hào)為1時(shí)，它與2n的差為0；當(dāng)進(jìn)位輸出信號(hào)為0時(shí)，它與2n差值為1，同時(shí)還要發(fā)出借位信號(hào)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求

10、被減數(shù)大于或等于減數(shù)，所以所得的差值就是A-B差的原碼，借位信號(hào)為0。減法電路：圖3減法實(shí)現(xiàn)電路3、譯碼顯示電路譯碼顯示電路是由一個(gè)七段LED譯碼驅(qū)動(dòng)器74HC4511和一個(gè)七段LED數(shù)碼顯示器組成。在74HC4511中，經(jīng)前面運(yùn)算電路運(yùn)算所得的結(jié)果輸入74HC4511的D3D2D1D0，再譯碼輸出，最后在七段LED顯示器中顯示出來(lái)圖4譯碼顯示電路4、電路圖的仿真及檢測(cè)通過(guò)學(xué)習(xí)Multisim軟件和對(duì)前面加減法運(yùn)算電路的研究，總結(jié)出一套簡(jiǎn)單方便又可達(dá)到要求的方案，并設(shè)計(jì)出以下電路圖：圖5加法顯示電路圖6減法顯示電路五、整體電路圖六、設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力

11、。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。我沉得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。尤其學(xué)習(xí)軟件Multisim，除了可以提高仿真能力、綜合能力和設(shè)計(jì)能力外，還可進(jìn)一步提高實(shí)踐能力。初步掌握一種電子電路計(jì)算機(jī)輔助分析和設(shè)計(jì)軟件對(duì)學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課很有必要。對(duì)我們而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多專業(yè)知識(shí)問(wèn)題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時(shí)，在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我們表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！參考文獻(xiàn)1 楊頌華.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社，2009.2 江捷,馬志