位數(shù)值比較器

1、XX大學(xué)課程設(shè)計題 目 4位數(shù)值比較器 學(xué) 院 X學(xué)院 專 業(yè) XXX 班 級 XXX 學(xué) 生 XXX 學(xué) 號 200000000 指導(dǎo)教師 XXX 二一 年 十二 月 二十七 日摘要 隨著時代的進步，社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步，我們會在很多地方用到比較器。例如，在體育競技場地對一些選手的成績進行比較，選出他們中的成績優(yōu)異者；我們?yōu)榱吮容^一下不同物品的參數(shù)，我們可以利用一些科學(xué)技術(shù)來實現(xiàn)這些功能，使得我們的工作效率得以提高，減少了我們認(rèn)為的工作量。我們可以根據(jù)不同的需要來制造出不同類型的比較器。我們可以利用一些我們所學(xué)的知識，利用一些簡單的二極管、三極管、MOS管的開關(guān)特性來組成各種門電路的基

2、本開關(guān)元件。我們再利用這些元件組成比較器的組合邏輯電路。根據(jù)不同的需要，來用不同的方法來連接元件實現(xiàn)不同的功能。我們可以實現(xiàn)1位數(shù)比較器，2位數(shù)比較器，4位數(shù)比較器，8位數(shù)比較器等多種比較器。關(guān)鍵詞 門電路；開關(guān)元件；比較器；邏輯電路；目 錄摘要.11 前言. . .31.1CMOS組成的門.3CMOS組成的非門.4CMOS組成的與非門.41.2位數(shù)比較器.52 4位數(shù)比較器.72.1 原理框圖72.2 邏輯電路圖.8 4位數(shù)邏輯電路圖.82.2.2 4位數(shù)比較器原理.92.2.3 電路板示意圖10結(jié)論.11心得體會.12致謝.14參考文獻.141前言 本課程設(shè)計主要是根據(jù)我們學(xué)習(xí)的余孟嘗主編

3、的數(shù)字電子技術(shù)簡明教程（第三版）的后續(xù)課程。這個課程設(shè)計在保證基礎(chǔ)，精選內(nèi)容，加強感念理解，聯(lián)系實際，利于我們學(xué)習(xí)這門課程，加深對這門課程的理解 。它還可以增加我們的實際思維能力和動手能力。1.1 CMOS組成的門 本次課程設(shè)計需要一些簡單的電路，我們開始先介紹簡單的電路。本實驗中只用到TTL和CMOS組成的與門、非門兩種門電路。先由這些簡單門電路組成一位數(shù)比較器，再組成多位比較器。這里我們只介紹由CMOS組成的門。非門+VDD +10VRD20 kWBGDSuIuO 圖一、MOS三極管非門工作原理： 當(dāng) MOS管截止 當(dāng) ； MOS 管導(dǎo)通（在可變電阻區(qū)） 故 ；真值表AY01101.1.2

4、與非門uA+VDD+10VVSSTP1TN1TP2TN2ABYuBuY圖二、CMOS與非門如圖二所示，uA、uB只要有一個為低電平0 V，TN1、TN2就總有一個截止，TP1、TP2就有一個導(dǎo)通，因此uY一定為高電平10 V；只有當(dāng)uA、uB同時為高電平10 V時，TN1、TN2才都導(dǎo)通，TP1、TP2才都截止，uY為低電平0 V。綜上所述，課的如表所示電平關(guān)系表。如果用A、B、Y分別表示uA、uB、uY，且采用正邏輯，則可得如表所示真值表。與非門電平關(guān)系表uA/uB/VuY/V0010010101001010100與非門邏輯真值表ABY001011101110邏輯表達式 由此可知，圖二所示電

5、路圖為與非門。1.2位數(shù)比較器1位數(shù)值比較器 圖三、對應(yīng)1位數(shù)值比較器AiMiBiAiBiAiBiiLiGiAiBi&1&1&我們輸入信號是兩個要進行比較的1位二進制數(shù)，現(xiàn)在用Ai、Bi 表示，輸出信號是比較結(jié)果，則圖三中所示的一位上的比較邏輯示意圖，具體的比較結(jié)果如下：當(dāng) Ai>Bi 時 L=1 G=0 M=0；Ai=Bi 時 G=1 L=0 M=0；Ai<Bi 時 M=1 L=0 G=0；則可得到真值表BiLiLiLi000100010011010011010可得邏輯關(guān)系表達式： ； ； 由上邊的一位數(shù)比較器可推得四位數(shù)的比較結(jié)果如下:A>B 時

6、L=1 G=0 M=0A=B 時 G=1 L=0 M=0A<B 時 M=1 L=0 G=0由上述表達式及其真值表我們可知1位數(shù)比較器的設(shè)計比較成功。2 4位數(shù)比較器2.1 原理框圖分析4位數(shù)的比較可知道兩個四位數(shù)先比較在最高位的數(shù)，如果兩個數(shù)值不相等則所在位數(shù)大的那個四位數(shù)大可作出判斷，不需要再進行比較；如果高位數(shù)的數(shù)值相等則對次高位數(shù)進行比較，方法如高位數(shù)判斷方法，直到最后一位的比較。只有4位數(shù)值上的數(shù)全相等，才能判斷兩個四位數(shù)是相等的。由此刻得到數(shù)值比較器的原理框圖如圖所示：其中 我們設(shè)數(shù)值A(chǔ)=A3A2A1A0 數(shù)值 B=B3B2B1B0圖四、4位比較器原理框圖2.2.1 4位數(shù)邏輯

7、電路圖&&1&1&&1&1&&1&1&1 1&1&1&1 1 MLGA2A1B3A3B2B1B01 A0 圖五、門電路組成的四位數(shù)比較器邏輯電路圖2.2.2 4位數(shù)比較器原理要比較兩個4位二進制數(shù)A=A3A2A1A0、B=B3B2B1B0，比較結(jié)果用L、G、M表示，且A>B時L=1，A=B時G=1，A<B時M=1。重最高位開始比較，依次逐次進行，知道比較結(jié)束為止。(1)、若A3>B3則A>B，L=1、G=0 、M=0。(2)、當(dāng)A3=B3時，即G3=1時，若A2>

8、;B2時則A>B，L=1、G=M=0。(3)、當(dāng)A3=B3、A2=B2即G3=G2=1時，若A1>B1則A>B，L=1、G=M=0。(4)、當(dāng)A3=B3、A2=B2 、A1=B1即G3=G2=G1=1時，若A0>B0則A>B，L=1、G=M=0。對A>B即L=1，上述四種邏輯情況是或得邏輯關(guān)系。(5)、只有當(dāng)A3=B3、A2=B2 、A1=B1、A0=B0即G3=G2=G1=G0=1時，才會有A=B即G=1.顯然，對于A=B即G3、G2、G1、G0時與得邏輯關(guān)系。(6)、如果A不大于B也不等于B，即L=G=0時，則A必然小于B，即M=1.由分析上述電路圖中可

9、以看出我們得到的L、G、M的具體表達式如下表：4位數(shù)比較器真值表比較輸入輸出A3 B3A2 B2A1 B1A0 B0LGM>´´´100=>´´100=>´100=>100=010<´´´001=<´´001=<´001=<001由上表可經(jīng)過計算得到邏輯表達式如下：M = B3+ (A3B3) B2+(A3B3)(A2B2)B1+(A3B3)(A2B2)(A1B1)B0 +(A3B3)(A2B2)(A1B1) (A0B0) I(

10、A<B)G = (A3B3)(A2B2)(A1B1)(A0B0) I(A=B)L = I(A>B)由此邏輯表達式可以算出當(dāng)M=1時A<B;當(dāng)G=1時A=B;當(dāng)L=1時A>B; 有此事可以推斷出猜想是正確的 電路板示意圖B0VCC A3 B2 A2 A1 B1 A0 B0B3 A<B A=B A>B FA>B FA=B FA<B地1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 97485 74LS85圖六 TTL比較器電路板B2 A<B A=B A>B FA>B FA=B FA<BVss1 2 3 4

11、 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9CC14585 C663VDD A3 B3 FA>B FA<B B0 A0 B1圖七 CMOS比較器電路板上邊的兩個圖中分別是由TTL和CMOS組成的4位數(shù)比較器的電路板。其中，TTL組成的電路板是由TTL組成的與非門和非門所組成。CMOS組成的電路板是由CMOS組成的非門和與非門組成。結(jié) 論 通過按照實驗設(shè)計電路圖來連接電路并且實驗可以驗證，上述所示的電路板和設(shè)計出來的電路是可行的，是正確的。通過上述電路圖則可對兩個4位二進制數(shù)進行比較。本次課程設(shè)計比較成功。在實驗操作時要注意一些細(xì)微點，尤其是在連接電路時要仔細(xì)認(rèn)真以免

12、連錯電路造成不必要的麻煩。心得體會通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在這個設(shè)計課程開始的時候，我感到很迷茫，不知道該怎么去做這個課程設(shè)計。不知道該怎么去開使這個課程設(shè)計。最后再看了很多次的課程設(shè)計計劃書之后終于做了4位數(shù)值比較器這個課題。這個課題老師在上課的時候也有講過。當(dāng)時聽起來感覺害死十分的簡單。當(dāng)我開始這個課題的時候，我有發(fā)現(xiàn)了我對這個4位數(shù)比較器了解的太少了。在這個課程設(shè)計的過程中，我查閱了大量的資料，詢問了同學(xué)老多問題，才把這個課題了解的比較清楚。為了使這個課題更加的增加深度，我開始時設(shè)想每個門可以用到二極管、CMOS和TTL這幾種開關(guān)組成的門開關(guān)來進行應(yīng)用。我

13、又看了很多關(guān)于門得資料，對于門電路的理解更加更入。我有感覺到設(shè)計電路時總會出現(xiàn)問題.。開始時，對一位數(shù)比較器理解的比較深入，并且成功了，但在計設(shè)時總是忘記把少連或者多練一些線路，得開始的設(shè)計都以失敗而告終。這樣的情況浪費了我的很多時間。通過這次課程設(shè)計我深得做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平

14、時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。認(rèn)識來源于實踐，實踐是認(rèn)識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。經(jīng)過一個星期的課程設(shè)計實習(xí)，使得我們經(jīng)歷過了坎坷的路程，其中的經(jīng)歷一言難盡。在這期間我曾經(jīng)認(rèn)為課程設(shè)計是比較簡單的 ，從開始的滿是激情，經(jīng)過了一度忙亂，到最后的汗水背后的復(fù)雜心情，這期間的點點滴滴令我十分難忘，回味無窮。我感覺到這才是比較真是，充滿活力的生活。生活就是這樣，只有付出辛勞的汗水才能得到相應(yīng)的收獲，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。充滿勞動的人生才更具有意義，才更

15、加的美好。我忍艱苦奮斗這個詞非常的適用于我們的這各課程設(shè)計，苦中作樂更是體現(xiàn)了他的精髓。我們?nèi)w的學(xué)生都在課程設(shè)計中留下辛勤的汗水。都在為了自己的課程設(shè)計更加的完美而不斷地查閱資料，不斷地改進自己的方案。我們同學(xué)之間也在不斷地相互幫助，使得我們之間的感情更加的好，更加的想一個大家庭里的兄弟姐妹。我們一起討論問題一起又說有笑 ，人與人之間的距離更近了。當(dāng)我們看到自己的成果時，心里十分的激動，十分的興奮，也明白了很多的道理。我認(rèn)為有些事情即使再難，再枯燥只要我們盡自己最大的努力也能完成的很好。我們要挑戰(zhàn)自己的懶惰心理，執(zhí)著的堅持下去才能使得我們的工作做得更加的出色?！笆郎蠠o難事，只要肯登攀”做任何事都是如此。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是艱難險阻，這畢竟這是第一次接觸這些東西，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！此次課程設(shè)計，學(xué)到了很