简易加减计算器设计

1、电 子 课 程 设 计题 目：简易加减计算器设计专 业： 电子信息工程姓 名： 学 号： 指导教师： 电气与信息工程学院2013年6月28日 成绩评定·指导教师评语： 成绩等级： 指导教师签字： 年 月 日 目 录1、 设计的任务及要求.2 1.1、设计题目 1.2、设计任务和要求2、 原理电路设计.2 2.1、方案比较 2.2、单元电路设计 2.3、元件选择 2.4、整体电路 2.5、电路工作原理3、 实验及仿真.84、 电路对比分析.95、 设计总结.105.1、设计过程中遇到的问题及解决方法5.2、设计体会5.3、对设计的建议六、参考文献.11一、设计的任务和要求1.1、设计题

2、目： 简易加减计算器1.2、技术指标与要求： 1.2.1、自选器件制作一个简易计算器实现二位以下十进制数的加减计算； 1.2.2、进一步掌握数字电子技术课程所学的理论知识； 1.2.3、熟悉几种常见的二十进制编码器芯片、加法器芯片和七段字符型 LED显芯片，掌握其工作原理及其使用方法，并能够熟练的将其组合连接 使其构成简单的加减计算器； 1.2.4、以合适的方式显示输入的数据及计算结果； 1.2.5、发现问题，分析问题，科学的解决问题，培养认真严谨的工作作风和 实事求是的工作态度。二、原理电路设计2.1、方案比较方案一： 原理电路图如下：显示电路编码输入电路加减运算电路 图（1）方案一原理电路

3、图 方案二： 原理电路图如下：显示所置入的两个一位十进制数置数算法优化电路加法运算电路减法运算电路译码显示计算结果 图（2）方案二原理电路图2.2、单元电路设计 2.2.1、输入电路的设计 我们通过高低电平的高低位继而代替1和0来输入要计算的十进制数字 每位十进制数用四位二进制代码表示，并通过七段LED数码转化为可操作 的十进制来说明操作的方便性。图（3） 图（3）输入电 路 2.2.2、算法优化电路的设计 加减运算电路主要由采用74LS283（四位全加器）和进位信号门电路组成。 因此，这个算法的优化电路的设计主要是为了减法而设计，因为74LS283 主要是加法，所以在进行减法运算时要进行码制

4、的转换，既把减法运算电路 转换成加法运算电路。当要减去一个二进制数的时候，可以转化成加上这个 二进制的补码即可，而将译码器送过来的被减数的二进制代码与一做或运算再将进位信号加即可得到补码了，从而为下面的加法加法的电路做好准备。图（4） 图（4）算法优化电路2.2.3、加法运算电路： 如图（5） 图（5）加法运算电路 通过高低电平给A、B分别制数，当控制信号为低电平时，B与控制信号异或还是B，得出的结果就是A与B的和。 2.2.4 减法运算电路 如下图 ： 图（6）减法运算电路 首先通过高低电平给A、B制数，当控制信号为高电平时（0）时，0与B。 的异或为-B，此时得出的结果为A与B 的差 。

5、2.2.5、译码显示器的设计 译码显示电路的实现是采用74HC4511BCD码驱动器，驱动共阴极LED数 码管。74HC4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管之间串入限流 电阻既可工作。译码器还有拒绝伪码的功能，当输入超过1001时，输出全 为0。 A0、A1、A2、A3为BCD码输入端；a、b、c、d、e、f、g为译码输出端， 输 出1有效，用来驱动共阴极LED数码管；LT为测试输入端，LT=0时， 译码输出全为1；BI为消隐输入端，BI=0时，译码输出全为0，数码管 熄灭；LE为锁定端，LE=1时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保 持在LE=0时的数值，LE=0为正常译码。图（

6、7） 图（7）译码显示器2.3、元件选择 74LS283D、异或门（减法）、7段译码驱动器74HC4511 2.4、整体电路 如下图（8） 图（8）整体电路 2.5、电路工作原理。 通过编码器给A，B两个数编码，编程四位二进制码，然后再通过异或门让A和B相加和想减，当异或门控制信号为0时是加法运算，当异或门为1时是减法运算。 通过把输入电路，加减运算电路和显示电路整合到一起就得到了如下图所示的整体的电路图。3、 实验及仿真如图（9） 图（9）减法的仿真图 加法的仿真图和减法的仿真图基本一样，只是控制信号由低电平变为高电平，其它不变，这里仅给出减法的仿真图 。 四、电路对比分析 由方案一与方案二

7、的设计方法可知，方案一的方法不太合适,没有方案二的方法方便可行，我认为，方案二比较好。下图（10） 图（10）整体电路 此电路通过控制信号控制短来控制电路的加法或者是减法，当控制信号（电平开关）为0时，此电路是加法运算，当控制信号为1时，此电路为减法。计算时比较方便可行。五、设计总结5.1、设计过程中遇到的问题及解决方法 当我看到自己抽中的题目（简易加减计算器设计）时，心里感觉很简单，但到自己做时却感到很为难，不知道如何下手，不知道如何整合电路，更不知道如何开始设计，头脑里想了很多的集成芯片和加减的电路（课本中），发现却用不上，因此，我们毫无头绪，所为我们就把所遇到的问题都整合下来，然后再和搭档（或者其他同学）一起讨论，吸取他们的建议，将我们的想法连接起来，将所有的问题各个击破，最终完成了这次的课程设计。5.2、设计体会 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 设计的过程中，经常会遇到这样那样的问题，就是心里老想着这样能行的通， 但实际接上电路后却总是实现不了，主要是我们的实践经历太少。 本次的课程设计还算可以，对我来说最大的收获就是让我认识到了书本 知识与实践的差距，让我明白，只学好书本知识还是不行的，重要的是在理 论的基础上要有实践的经验，5.3、对设计的建议 在设计实验的基础上，要掌握设计的原理，能够发现问题，科