加减法运算电路的课程设计.docx

加减法运算电路的设计一、设计任务设计参数设计一个一位十进制并行加（减）法运算电路；通过按键输入被减数和减数，并设置+、-号按键；允许减数大于被减数，负号可采用数码管或其他显示器件，并利用LED灯显示计算结果。设计要求根据技术参数设计电原理图；计算并选择电路元件及参数；仿真调试电路。二、设计方案设计电路原理：1、置入两个四位二进制数。例如（1011）2,（0011）2和（0111）2，（0110）2，同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数10，3和7，62、通过开关选择加（减）运算方式3、若选择加运算方式所置数送入加法运算电路进行运算；若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算4、前面所得结果通过另外两个七段译码器显示即显示结果：若选择加法运算方式，则（0011）2+（0110）2=（1010）2 十进制3+6=9并在七段译码显示器上显示 9若选择减法运算方式，则（0101）2-（1000）2=（10011）2十进制5-8= -3并在七段译码显示器上显示 -3设计电路运算方案：通过开关S1S8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U15和U16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A4A1端，74LS283的B4B1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S5S8，通过开关S5S8控制数B的输入。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。当开关S1接高电平时，B与1异或的结果为B非 ，置入 的数B在74LS283的输入端为B的反码，且74LS283的进位信号C0为1，其完成S=A+B（反码）+1，实际上其计算的结果为S=A-B完成减法运算。由于译码显示器只能显示09，所以当A+B9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S9（1001）2时加上3（0011）2，产生的进位信号送入译码器U13来显示结果的十位，U12显示结果的个位。由于减法运算时两个一位十进制数相减不会大于10，所以不会出现上述情况，用一片芯片U12即可显示结果。三、电路设计加法电路的实现用两片4位全加器74LS283和门电路设计一位8421BCD码加法器。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,当大于9的时候要加六转换才能正常显示。即设计的时候有如下的真值表：000000000001010001002000110300100040010105001100600111070100008010010901010110需要装换010111110110011201101113011101140111111510000016100010171001001810011019无关项101000201010102110110022101110231100002411001025110101261101112711100128无关项111011291111013011111131表一 真值表由前16项得：由后10项得 由得 Y=CO+S3S2+S3S1图一 加法电路部分减法电路的实现该电路功能为计算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+1A-B=A+B补-2n=A+B反+1-2n图二 减法电路部分因为B1= B非，B0=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。译码显示电路译码显示电路是由一个七段LED译码驱动器74HC4511和一个七段LED数码显示器组成。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。图三 译码显示电路所需元器件超前进位加法器74LS283N 2个二输入与门74LS08J 2个三输入或非门74LS27N 1个二输入异或门74LS86N 5个反相器74LS04N 1个四输入DED-HEG显示器 4个共阴极七段显示器 1个四、电路的仿真测试了解、学习Multisim软件和前面对加减法运算电路设计的研究讨论，设计出部分加减法运算电路，并在Multisim软件上连接出以下电路图：图四 加减法仿真电路图五 加法仿真显示电路图六 减法仿真显示电路五、心得与体会通过这次课程设计，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，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。我在做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。尤其学习软件Multisim，除了可以提高仿真能力、综合能力和设计能力外，还可进一步提高实践能力。初步掌握一种电子电路计算机辅助分析和设计软件对学习模拟电子技术基础课很有必要。参考文献1 康光华，电子技术