簡單的加減計算器

1、 簡易加減法計算器 課程設(shè)計電氣與信息工程 學(xué)院電氣工程及其自動化 專業(yè)題 目： 簡易加減法計算器 姓 名： 胡永朋 學(xué) 號： 181413112 指導(dǎo)教師： 李慧 時間： 2015年 6 月 22 日 2015年 6 月 26日本次課程設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一個具有加減運算功能的簡易計算器，并通過合適的方式顯示最后的計算結(jié)果。設(shè)計電路的完成主要是利用簡單的數(shù)字電路和邏輯運算來進行的。簡易加減計算器電路主要是對數(shù)據(jù)的輸入和顯示，數(shù)據(jù)的加減運算，數(shù)據(jù)的輸出與顯示三個主要的方面來設(shè)計研究完成的。在輸入電路的部分，我們通過開關(guān)的閉合與斷開來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入，開關(guān)閉合接入高電平“1”，斷開接入低電平“0”，而

2、輸入的數(shù)據(jù)將通過七段顯示譯碼器顯示出來。加減運算電路主要通過加法器來實現(xiàn)。一、設(shè)計方案設(shè)計方案比較：方案一：輸入十進制的數(shù)字，再通過編碼器對數(shù)字進行編碼，輸出二進制的數(shù)據(jù)，運用顯示譯碼器對輸入的數(shù)字以十進制的形式進行顯示，在進行加減計算的時候?qū)⒍M制數(shù)字運用模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后再進行相加減，然后再講這些模擬信號再次轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再將數(shù)字信號輸入到顯示譯碼器來顯示數(shù)字。這個方案中要進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換所需要的電路器件有些復(fù)雜，并且轉(zhuǎn)換的時間長，而且轉(zhuǎn)換以后的數(shù)值精度不高，鑒于這種方案中的缺點太多，不采用。方案二：輸入十進制的數(shù)字，并對數(shù)字進行編碼，通過顯示譯碼器將輸入的數(shù)值顯示出來，再講編碼所得的

3、二進制數(shù)字求其補碼，將補碼送到串行進位加法器中進行相加，最后將二進制碼轉(zhuǎn)換成BCD碼輸入到顯示譯碼器中，從而就可以將相加以后所得的數(shù)字顯示出來。這個方案中避免了方案一中需要大量的時間和精度不高的缺點，但是由于應(yīng)用了串行加法器的緣故，電路會比較復(fù)雜，不利于進行連接。方案三：本方案采用十位和十位相加，個位和個位相加的方法，將個位和十位分別輸入到電路中，由于輸入的數(shù)字是二進制碼，將二進制碼輸入到顯示譯碼器中就可以顯示輸入的數(shù)字。相加或相減的時候采用補碼的形式通過加法器進行相加。再將二進制轉(zhuǎn)化成BCD碼輸入到顯示譯碼器中就可以將相加所得的數(shù)字顯示出來。此方案中運用了較少的原件，并且運行所需時間很少，相

4、對于方案一和方案二，這個方案是最好的！二、設(shè)計原理輸入數(shù)據(jù)運算方式顯示數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)運算顯示結(jié)果圖 1設(shè)計原理分析：如圖1所示，第一步置入兩個二進制數(shù)，數(shù)字的置入用開關(guān)控制，二進制碼輸入顯示譯碼器，這樣四個顯示譯碼器上就會顯示出對應(yīng)的十進制數(shù)；第二步通過開關(guān)選擇運算方式為賈或減；第三步，按照選擇的方式對數(shù)據(jù)進行補碼的運算，然后將補碼進行相加；第四步，將前面所得數(shù)據(jù)化為BCD碼，以方便在顯示譯碼器上顯示。個位相加的結(jié)果通過一個顯示譯碼器顯示，十位因為可能有進位，所以選擇兩個顯示譯碼器。因為選用的加法器是十六進制的，所以需要把加法器通過門器件輸出合適的進位信號來實現(xiàn)十進制的加法運算。對產(chǎn)生進位的二進制列

5、其真值表： 合適的進位信號來實現(xiàn)十進制的加法運算。對應(yīng)進位的二進制列其真值表：二進制和（DCBA） 進位輸出（CO） 進位信號（Y）1010 0 1 1011 0 1 1100 0 11101 0 11110 0 11111 0 10000 1 10001 1 10010 1 1器件介紹真值表1、74LS283圖 2 1、 全加器74LS283 圖 274LS283D和74LS283N與74LS283的功能是一樣的，只是它們的封裝不一樣，D是SOIC貼片封裝，N是雙列直插封裝。下面介紹它的功能。二進制計算中，主要采用74LS283來實現(xiàn)電路功能，其中的異或門來控制加減計算，當(dāng)異或門控制信號等于

6、0時，電路執(zhí)行加運算，當(dāng)異或門控制信號為1時，電路執(zhí)行減運算。全加器 74LS283的邏輯功能是將輸入端口 A1A4、B1B4的輸入數(shù)據(jù)作為二進制的數(shù)碼進行相加，并把運算的結(jié)果在輸出端口 SUM1SUM4輸出。C4是用來至低位的進位，而CO是高位進位輸出。2、 BCD七段譯碼器74LS47圖 3BCD七段譯碼器74LS47能以十進制數(shù)碼直觀的顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，將輸入端ABCD的輸入在七段反碼AG上顯示。若ABCD=0,則輸出顯示為0。3、外部接線圖該電路運用了BCD七段譯碼器74LS47芯片和全加器74LS283芯片，同時，電路圖中也大量的使用了與門、非門、與非門和異或門。在這些元器件的

7、重復(fù)使用過程中也就自然的達到了課程設(shè)計所要求的結(jié)果。后經(jīng)仿真證實了該電路設(shè)計的合理性與正確性。外部連接圖如圖 4所示。圖 4三、結(jié)果模擬與分析 (1)加法電路的實現(xiàn)進行兩個數(shù)相加運算時，可以直接將得到的二進制進行相加。用兩片4位全加器74LS283和門電路設(shè)計一位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的時候要加六位轉(zhuǎn)換才能正常顯示。因為是采用個位和個位相加、十位和十位相加的原理，所以就出現(xiàn)了一個問題:當(dāng)個位相加的結(jié)果超過十以后就要有進位，而且這時的二進制輸入到顯示譯碼器中就不在顯示所需要的數(shù)據(jù)。所以就是要將想得到的二進制

8、碼轉(zhuǎn)換BCD碼，這樣就可以將個位的數(shù)字顯示出來。如模擬電路圖。該加法電路實現(xiàn)的功能是：24+79=103圖 5（2）減法電路的實現(xiàn) 該電路的功能是計算A-B。該減法電路實現(xiàn)的功能是 79-24=55。圖 6四、總結(jié) 此次設(shè)計讓我學(xué)會了許多寶貴的知識。這是我們第一次將課本上的理論知識以電路設(shè)計的形式在實踐中運用。讓我深刻感受到理論知識與實際的電路實現(xiàn)是有很大區(qū)別的。這次在課程設(shè)計中出現(xiàn)的問題，使我知道了我所學(xué)的專業(yè)知識必須經(jīng)過多實踐才能真正的的掌握。通過對題目的分析得出需要完成電路板塊的總體框圖以后感覺設(shè)計應(yīng)該很快就能完成了?？墒俏覀冊趯嶋H的設(shè)計中遇到了許多問題。例如進行加法運算的時候可能產(chǎn)生進

9、位，而且超過十的數(shù)字顯示在晶體管上的時候就會出錯，像這類的問題，都需要經(jīng)過查找分析，不斷地進行改進方案找到最終解決方法。在解決問題過程中，我們通過互相的討論，交換觀點，查找資料來完善設(shè)計方案，因此，也有了更多的收獲和思考。在進行Multisim的仿真時，電路總是運行錯誤，無法完成運算，我們只好將電路中的每個小部分分別進行模擬仿真，發(fā)現(xiàn)電路中，一個開關(guān)或門器件都有可能是運算出錯。這次試驗讓我知道設(shè)計并不是那么簡單，也許這個問題看起來非常簡單，但是不動手去做就永遠無法知道這個問題后面有多少困難去解決。通過此次的設(shè)計我明白了知識的聯(lián)系和積累是多么的重要，它還讓我明白了邏輯組合電路功能的強大性。當(dāng)然在

10、本次課程設(shè)計中收獲最多的還是對以往所學(xué)知識的更好的鞏固和復(fù)習(xí)，同時又讓我對已學(xué)知識的進一步研究和理解，通過學(xué)以致用我對所學(xué)的知識進行了拓展和運用，加深了理解，同時有擴大了知識面，也基本了解了電子設(shè)計的步驟及Multisim軟件的運用。五、心得這次實驗使我們有史以來，在硬件方面做的最大的一次實驗，所以叫“課程設(shè)計”。這次課程設(shè)計，我們從陌生到熟悉，從熟悉到熟練，這是一個過程，在這個過程中間，我懂得了很多東西，1.知識的匱乏：缺乏知識的遷移能力和查閱資料并取其精華而為我所用的能力。這次實驗?zāi)玫筋}目以后，基本形容是目瞪口呆。因為壓頻轉(zhuǎn)換這部分電路以前從來沒有接觸過，需要用到模擬電路運算放大器的一些知

11、識。而原本對161計數(shù)器和NE555原理懂得不是透徹的我，這次要從理論的做題考試上升到課設(shè)實驗這個階層中，不僅要將它們的功能爛熟于心，更要運用相應(yīng)的功能去解決實際問題。這又是一個理論到實際的飛躍。在查資料時，我也遇到了不少阻力，并曾經(jīng)一度走上歧途查到的好多東西和實驗關(guān)系不大，以至于我把358的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都翻了出來，可是內(nèi)部的電路圖是一點也看不懂，這就是“只見樹木不見森林”了，真正的它實現(xiàn)的功能沒有找到，這就是工作重心偏置導(dǎo)致了效率不高。2.做事圖快不求精，缺乏完善的準(zhǔn)備工作，最終導(dǎo)致“欲速則不達”。實驗是最講求實際的，在沒用充分準(zhǔn)備的情況下，一位求成只能說是心理的不成熟。布線這一過程給了我很深的

12、教育做試驗沒有偶然性，面包板不會欺騙自己，不會由著你的思維和風(fēng)格區(qū)自身的調(diào)試，所以我們要老老實實的一步一個腳印的按步驟進行，才能有條不紊。3.分工與合作的重要性分工與合作在現(xiàn)實生活中運用的幾乎無處不在，在實驗中尤為突出。經(jīng)過這次實驗，我們總結(jié)道：在實驗進行的每一步，都要經(jīng)過長時間的討論，才決定行動的方向。之后便是分工各自來完成各自的一部分內(nèi)容。而后匯總，再討論，繼續(xù)進行這樣形成一種良性的循環(huán)。只懂合作，不懂分工，可能產(chǎn)生互相推拖或是兩人同時做同樣的事，耽擱了時間等問題。只懂分工，不懂合作，卻又會是兩人的內(nèi)容漸漸背離。所以，合作與分工是我們在本次實驗中必須用心把握的。4.工科是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科

13、，做實驗不僅能培養(yǎng)我們的創(chuàng)新能力，讓我們懂得物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系，功能在實際中的應(yīng)用以及在有輪廓的情況下將想法細(xì)致化并尋求最佳方案，做到去粗取精，更能培養(yǎng)我們的忍耐力和堅忍不拔的意志。在實驗的過程中，成功的結(jié)果固然重要，但更重要的是解決問題戰(zhàn)勝困難的過程，光有勇氣不行，更需要的是理性的分析和平和的心態(tài)，做實驗遇到了這門多阻礙，我曾幾次想把面包板摔了撂挑子不干了，可是現(xiàn)在回首一想，那時的心態(tài)是多幼稚，其實成功背后的酸甜苦辣，甚至脆弱和頹廢都是必不可少的心理過程，也是為成功奠下的堅實的基石。只有經(jīng)歷過，才能真正體會并享受成功帶來的歡樂。相信這也是今后工作和生活得寶貴的經(jīng)驗財富！參考文獻：【1】謝自美主編.電子線路實驗.設(shè)計.測試（第三版）武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000?！?】高吉祥主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計（第二版）北京：電子工業(yè)出版社，2005。【3】彭介華主編.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)北京：高等教育出版社，2002?！?】陳大欽主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗電子電路實驗、設(shè)計及現(xiàn)代EDA技術(shù)（第三版）北京：高等教育出版社，2008?！?】陳曉文電子線路課程設(shè)計北京：電子工業(yè)出版社，2004。【6】何小艇主編電子系