十進(jìn)制數(shù)的顯示設(shè)計(jì)

1、十進(jìn)制數(shù)的顯示設(shè)計(jì)摘要：在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要將二進(jìn)制數(shù)通過(guò)7段數(shù)碼顯示方式以十進(jìn)制的形式顯示出來(lái)。本文設(shè)計(jì)了能夠?qū)?2位二進(jìn)制符號(hào)數(shù)顯示為帶符號(hào)的8位十進(jìn)制數(shù)的電路實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：七段數(shù)碼管 二進(jìn)制符號(hào)數(shù) 十進(jìn)制數(shù) 七段譯碼器正文：一、 引言在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要將二進(jìn)制數(shù)通過(guò)7段數(shù)碼顯示方式以十進(jìn)制的形式顯示出來(lái)。要將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)要用到七段數(shù)碼管（七段顯示器），以及將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為輸出信號(hào)的七段譯碼器，本文將分條論述。二、 七段譯碼器的設(shè)計(jì)七段譯碼器是指把四位BCD碼作為其輸入編碼，而把七段數(shù)碼管使用的“七段碼”做為輸出代碼。此處我們使用基本邏輯元器件進(jìn)行設(shè)計(jì)。七段譯碼器可以由

2、十位BCD譯碼器，通過(guò)邏輯關(guān)系得到七段譯碼器，邏輯關(guān)系圖如下：圖一：BCD譯碼器與七段譯碼器的邏輯關(guān)系 因此，我們需要先設(shè)計(jì)一個(gè)BCD譯碼器。BCD譯碼器有兩種設(shè)計(jì)思路，第一種為通過(guò)邏輯關(guān)系畫(huà)出卡諾圖，在對(duì)邏輯關(guān)系進(jìn)行化簡(jiǎn)得到邏輯關(guān)系式，畫(huà)出設(shè)計(jì)電路，第二種為通過(guò)兩個(gè)2-4譯碼器作為電路的輸入端，再在對(duì)應(yīng)的輸出用與門(mén)連接，得到BCD譯碼器。由于第二種設(shè)計(jì)方案邏輯面積更小，延遲時(shí)間更短，故此處采用第二種方法對(duì)BCD譯碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的電路如下圖所示，圖二：BCD譯碼器 使用max-plus2進(jìn)行進(jìn)行波形仿真，仿真波形如下：圖三：BCD譯碼器的仿真波形至此，我們已經(jīng)設(shè)計(jì)出了BCD譯碼器，再根據(jù)圖

3、一中所示的邏輯關(guān)系，可以設(shè)計(jì)出七段譯碼器。七段譯碼器的邏輯關(guān)系圖如下：圖四：七段譯碼器圖四的七段譯碼器的圖示為了簡(jiǎn)便，直接使用了三輸入和四輸入的與非門(mén)，若考慮到邏輯面積和延遲時(shí)間，可以用類(lèi)似下圖方式進(jìn)行電路的簡(jiǎn)化。圖五：與非門(mén)的化簡(jiǎn)對(duì)圖四進(jìn)行進(jìn)行波形仿真，仿真結(jié)果如下：圖六：七段譯碼器仿真波形由仿真波形可知，我們已經(jīng)成功的設(shè)計(jì)出了一個(gè)七段譯碼器。三、 將二進(jìn)制符號(hào)數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)的方法這里我們認(rèn)為二進(jìn)制符號(hào)數(shù)為S-M碼（原碼），則32位二進(jìn)制符號(hào)數(shù)的最高位為符號(hào)數(shù)，之后的31位表示數(shù)值。128位每四位輸入一個(gè)七段譯碼器，而29、30、31三位輸入一個(gè)七段譯碼器四個(gè)輸入的三個(gè)最低輸入端，另一個(gè)接

4、低電平。符號(hào)位（最高位）接入七段數(shù)碼管的g 端，使g端高電平亮、低電平滅，而其他輸入端全部接地，從而達(dá)到顯示負(fù)號(hào)的目的。故要使用9個(gè)七段數(shù)碼管（8個(gè)顯示數(shù)值，一個(gè)顯示符號(hào)）和8個(gè)七段譯碼器，來(lái)實(shí)現(xiàn)將32位二進(jìn)制符號(hào)數(shù)顯示為帶符號(hào)的8位十進(jìn)制數(shù)。圖七：七段數(shù)碼管鑒于maxplus2軟件中沒(méi)有七段數(shù)碼管，這里我們使用multisim10進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于輸入一位數(shù)值的電路，可以采用如下設(shè)計(jì)： 圖八：七段數(shù)碼管的顯示 圖中最上端的為七段數(shù)碼管，從左到右依次為管腳A、B、C、D、E、F、G，RPACK7為限流電阻（R=180歐），4511BD為七段譯碼器，最下面的為字發(fā)生器，用于產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的輸入。四、電

5、路的仿真將32位二進(jìn)制符號(hào)數(shù)顯示為帶符號(hào)的8位十進(jìn)制數(shù)的電路如下，我們通過(guò)字發(fā)生器輸入信號(hào)1001 0010 1000 0010 0011 1000 0011 0000，得到的數(shù)值如下圖顯示。圖九：仿真電路的顯示至此，我們已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種將32位二進(jìn)制符號(hào)數(shù)顯示為帶符號(hào)的8位十進(jìn)制數(shù)的方法。五、總結(jié)本文為實(shí)現(xiàn)將32位二進(jìn)制符號(hào)數(shù)顯示為帶符號(hào)的8位十進(jìn)制數(shù)，分析了從七段譯碼器的設(shè)計(jì)到七段數(shù)碼管的顯示。用基本邏輯器件設(shè)計(jì)出了七段譯碼器，再利用七段譯碼器設(shè)計(jì)出了七段數(shù)碼管的顯示電路，從而達(dá)到數(shù)字電路信號(hào)轉(zhuǎn)換與顯示的目的。參考文獻(xiàn)：【1】（美）John F.Wakerly著，林生，葛紅，金林京翻譯，數(shù)字設(shè)