项目二一位十进制加法计算器的逻辑电路设计与制作学习教案

1、会计学1项目二一位十进制加法计算器的逻辑电路设项目二一位十进制加法计算器的逻辑电路设计计(shj)与制作与制作第一页，共98页。要求每人用逻辑门设计要求每人用逻辑门设计BCD编编码器的控制电路，并在焊接码器的控制电路，并在焊接板（或面包板）上将设计的板（或面包板）上将设计的电路搭建起来，然后调试并电路搭建起来，然后调试并实现所要求的功能。实现所要求的功能。4.实践仪器与元件实践仪器与元件万用表、电烙铁、按钮开关万用表、电烙铁、按钮开关10只，红色只，红色LED4只，集成逻只，集成逻辑门若干，电阻、电容若干，辑门若干，电阻、电容若干，导线，焊接板（或面包板），导线，焊接板（或面包板），焊锡丝焊锡

2、丝下一页下一页上一页上一页第1页/共97页第二页，共98页。设计方法可见后面的知识链接。设计方法可见后面的知识链接。下一页下一页上一页上一页第2页/共97页第三页，共98页。一般信号进行编码的电路，一般信号进行编码的电路，叫做二进制编码器。这种编叫做二进制编码器。这种编码器有一个特点：任何时刻码器有一个特点：任何时刻只允许输入一个有效信号，只允许输入一个有效信号，不允许同时不允许同时(tngsh)出现出现两个或两个以上的有效信号，两个或两个以上的有效信号，因而其输入是一组互相排斥因而其输入是一组互相排斥的变量。的变量。观以观以3位二进制编码器为例，位二进制编码器为例，分析编码器的工作原理。图分

3、析编码器的工作原理。图2-1所示是所示是3位二进制编码的位二进制编码的框图，它的输入是框图，它的输入是I0I7这这8个高电平信号，输出是个高电平信号，输出是3位位二进制代码二进制代码Y2、Y1、Y0.为为此，又把它叫做此，又把它叫做8-3线编码线编码器。输出与输入的对应关系器。输出与输入的对应关系如表如表2-1所示。所示。下一页下一页上一页上一页第3页/共97页第四页，共98页。下一页下一页上一页上一页第4页/共97页第五页，共98页。8421BCD编码器，因输入编码器，因输入变量相互排斥，可直接列出变量相互排斥，可直接列出编码表如表编码表如表2-2所示。将表所示。将表中各位输出码为中各位输出

4、码为1的相应输的相应输入变量相加，便可得到编码入变量相加，便可得到编码器的各输出表达式：器的各输出表达式：根据以上逻辑表达式可以绘根据以上逻辑表达式可以绘制出制出8421BCD码编码器的码编码器的逻辑电路，如图逻辑电路，如图2-3所示。所示。上一页上一页返返 回回第5页/共97页第六页，共98页。下一页下一页第6页/共97页第七页，共98页。要求每人用要求每人用74LS48译码器设计二译码器设计二-十进制译十进制译码显示电路，并在焊接板（或面包板）上码显示电路，并在焊接板（或面包板）上将设计的电路搭建起来，然后调试并实现将设计的电路搭建起来，然后调试并实现所要求的功能。所要求的功能。下一页下一

5、页上一页上一页第7页/共97页第八页，共98页。现，设计方法可见后面的知识链接。现，设计方法可见后面的知识链接。下一页下一页上一页上一页第8页/共97页第九页，共98页。10中的一个输出译码信息。中的一个输出译码信息。表表2-3所示为二所示为二-十进制译码器的真值表。十进制译码器的真值表。下一页下一页上一页上一页第9页/共97页第十页，共98页。根据以上根据以上(yshng)逻辑表达式，可以绘制出逻辑表达式，可以绘制出二二-十进制译码器的逻辑电路，如图十进制译码器的逻辑电路，如图2-5所示。所示。下一页下一页上一页上一页第10页/共97页第十一页，共98页。4。可用两片可用两片38线译码器线译

6、码器74LS138构成构成4-16线线译码器，其具体连接如图译码器，其具体连接如图2-7所示。所示。下一页下一页上一页上一页第11页/共97页第十二页，共98页。用时应将共阳端接高电平，阴极接显示译用时应将共阳端接高电平，阴极接显示译码器的各个输出端。码器的各个输出端。下一页下一页上一页上一页第12页/共97页第十三页，共98页。下一页下一页上一页上一页第13页/共97页第十四页，共98页。上一页上一页返返 回回第14页/共97页第十五页，共98页。下一页下一页第15页/共97页第十六页，共98页。所要求的功能。所要求的功能。下一页下一页上一页上一页第16页/共97页第十七页，共98页。（2）

7、此设计为组合逻辑，用集成逻辑门实现，）此设计为组合逻辑，用集成逻辑门实现，设计方法可见后面的知识链接。设计方法可见后面的知识链接。下一页下一页上一页上一页第17页/共97页第十八页，共98页。半加器的逻辑符号和逻辑图如图半加器的逻辑符号和逻辑图如图2-14所示。所示。下一页下一页上一页上一页第18页/共97页第十九页，共98页。全加器的逻辑图和逻辑符号如图全加器的逻辑图和逻辑符号如图2-15所示。所示。下一页下一页上一页上一页第19页/共97页第二十页，共98页。下一页下一页上一页上一页第20页/共97页第二十一页，共98页。下一页下一页上一页上一页第21页/共97页第二十二页，共98页。下一

8、页下一页上一页上一页第22页/共97页第二十三页，共98页。其真值表如表其真值表如表2-11所示。由真所示。由真值表可以得到下列逻辑表达值表可以得到下列逻辑表达式：式：根据上面的表达式可画出如根据上面的表达式可画出如图图2-21所示的逻辑电路图。所示的逻辑电路图。上一页上一页返返 回回第23页/共97页第二十四页，共98页。下一页下一页第24页/共97页第二十五页，共98页。端口。端口。（3）根据字段信息，对七段）根据字段信息，对七段数码管进行编码，使之输出数码管进行编码，使之输出字符字符09，并将编码填入表，并将编码填入表2-12中。将编码在字信号模中。将编码在字信号模型编辑区型编辑区Edi

9、t处输入，送到处输入，送到字信号发生器的县显示区显字信号发生器的县显示区显示出来，如图示出来，如图2-23所示。字所示。字信号发生器设置信号发生器设置(shzh)运运行的起始地址为行的起始地址为0000、结束、结束地址为地址为0009；再以单调期；再以单调期（Burst）或循环（）或循环（Cycle）方式运行电路，观察电路运方式运行电路，观察电路运行结果，并用逻辑分析仪验行结果，并用逻辑分析仪验证电路，波形如图证电路，波形如图2-24所示。所示。下一页下一页上一页上一页第25页/共97页第二十六页，共98页。1.连接电路连接电路在字信号发生器图标的左边在字信号发生器图标的左边有有015共共16

10、个端子输出低个端子输出低16位逻辑信号，右边位逻辑信号，右边1631个个端子输出高端子输出高16位逻辑信号，位逻辑信号，下边的下边的R端为数据准备就绪端为数据准备就绪端，端，T端为外触发信号端。端为外触发信号端。2.设置字信号地址设置字信号地址面板图中的面板图中的Address区用于设区用于设置字信号地址，如图置字信号地址，如图2-26所所示。示。下一页下一页上一页上一页第26页/共97页第二十七页，共98页。设置设置图图2-25中的中的Trigger区用于设置区用于设置触发触发(chf)方式。方式。6.编辑字信号编辑字信号图图2-25所示面板中的所示面板中的Edit区用区用于字信号模型编辑，

11、如图于字信号模型编辑，如图2-29所示。所示。7.应用举例应用举例具体操作步骤如下，操作过具体操作步骤如下，操作过程如图程如图2-30所示。所示。下一页下一页上一页上一页第27页/共97页第二十八页，共98页。的相加。的相加。全加器真值表如表全加器真值表如表2-13所示。所示。创建创建(chungjin)该全加器电该全加器电路如图路如图2-31所示。所示。上一页上一页返返 回回第28页/共97页第二十九页，共98页。n（1）掌握逻辑转换仪的使用）掌握逻辑转换仪的使用方法。方法。n（2）掌握子电路的生成步骤。）掌握子电路的生成步骤。下一页下一页第29页/共97页第三十页，共98页。如图如图2-3

12、4所示为在逻辑转换仪所示为在逻辑转换仪中设置的真值表中设置的真值表Sn。得到半加。得到半加器逻辑表达式为：器逻辑表达式为：。同理得到同理得到 Cn表达式为：表达式为：Cn=AB。如图。如图2-35所示为在逻所示为在逻辑转换仪设置的真值表辑转换仪设置的真值表Cn。n（2）用同样方法获得全加器）用同样方法获得全加器逻辑表达式：逻辑表达式：n，如图，如图2-36所示。所示。nCn =AB+BC+AC+，如图，如图2-37所示。所示。下一页下一页上一页上一页第30页/共97页第三十一页，共98页。n（5）用子电路形式表示全）用子电路形式表示全加器。图加器。图2-42中将中将(zhngjing)与门用与

13、门用74LS08替换，将或门用替换，将或门用74LS32替换，替换，并在输入端和输出端将连接并在输入端和输出端将连接器替换为器替换为I/O端所示，替换端所示，替换后的电路如图后的电路如图2-43所示。所示。n同样可以将图同样可以将图2-38、图、图2-39、图图2-40、图、图2-41都替换成实都替换成实际元件，电路如图际元件，电路如图2-44、图、图2-45、图、图2-46所示。所示。n（6）生成子电路。用鼠标）生成子电路。用鼠标拉框选中图拉框选中图2-43中的所有内中的所有内容，复制电路，得到子电路，容，复制电路，得到子电路，如图如图2-47所示。所示。下一页下一页上一页上一页第31页/共

14、97页第三十二页，共98页。n（1）根据设计）根据设计(shj)原理，原理，在逻辑转换仪中设置真值表。在逻辑转换仪中设置真值表。n根据设计根据设计(shj)原理输入真值原理输入真值表，如图表，如图2-48所示。所示。n（2）单击）单击按钮，按钮，生成简单的电路表达式为：生成简单的电路表达式为：Y=AC+AB+BC.n（3）单击）单击按钮，按钮，根据表达式根据表达式Y=AC+AB+BC生生成电路。成电路。下一页下一页上一页上一页第32页/共97页第三十三页，共98页。n图图2-49所示为设计好的测试所示为设计好的测试电路。电路。n（5）启动电路，根据真值）启动电路，根据真值表输入按键组合，观察输

15、表输入按键组合，观察输出结果是否符合设计要求。出结果是否符合设计要求。n（6）执行菜单）执行菜单Place Place Text Description Box命令，添加电路描述。命令，添加电路描述。n（7）生成子电路如图）生成子电路如图2-50所示。所示。上一页上一页返返 回回第33页/共97页第三十四页，共98页。返返 回回第34页/共97页第三十五页，共98页。返返 回回第35页/共97页第三十六页，共98页。返返 回回第36页/共97页第三十七页，共98页。返返 回回第37页/共97页第三十八页，共98页。返返 回回第38页/共97页第三十九页，共98页。返返 回回第39页/共97页第

16、四十页，共98页。返返 回回第40页/共97页第四十一页，共98页。返返 回回第41页/共97页第四十二页，共98页。返返 回回第42页/共97页第四十三页，共98页。返返 回回第43页/共97页第四十四页，共98页。返返 回回第44页/共97页第四十五页，共98页。返返 回回第45页/共97页第四十六页，共98页。返返 回回第46页/共97页第四十七页，共98页。返返 回回第47页/共97页第四十八页，共98页。返返 回回第48页/共97页第四十九页，共98页。返返 回回第49页/共97页第五十页，共98页。返返 回回第50页/共97页第五十一页，共98页。返返 回回第51页/共97页第五十

17、二页，共98页。返返 回回第52页/共97页第五十三页，共98页。返返 回回第53页/共97页第五十四页，共98页。返返 回回第54页/共97页第五十五页，共98页。返返 回回第55页/共97页第五十六页，共98页。返返 回回第56页/共97页第五十七页，共98页。返返 回回第57页/共97页第五十八页，共98页。返返 回回第58页/共97页第五十九页，共98页。返返 回回第59页/共97页第六十页，共98页。返返 回回第60页/共97页第六十一页，共98页。返返 回回第61页/共97页第六十二页，共98页。返返 回回第62页/共97页第六十三页，共98页。返返 回回第63页/共97页第六十四

18、页，共98页。返返 回回第64页/共97页第六十五页，共98页。返返 回回第65页/共97页第六十六页，共98页。返返 回回第66页/共97页第六十七页，共98页。返返 回回第67页/共97页第六十八页，共98页。返返 回回第68页/共97页第六十九页，共98页。返返 回回第69页/共97页第七十页，共98页。返返 回回第70页/共97页第七十一页，共98页。返返 回回第71页/共97页第七十二页，共98页。返返 回回第72页/共97页第七十三页，共98页。返返 回回第73页/共97页第七十四页，共98页。返返 回回第74页/共97页第七十五页，共98页。返返 回回第75页/共97页第七十六页，共98页。返返 回回第76页/共97页第七十七页，共98页。返返 回回第77页/共97页第七十八页，共98页。返返 回回第78页/共97页第七十九页，共98页。返返 回回第79页/共97页第八十页，共98页。返返 回回第80页/共97页第八十一页，共98页。返返 回回第81页/共9