四位二進(jìn)制加法器課件設(shè)計(jì)

1、 課題名稱(chēng)與技術(shù)要求課題名稱(chēng)：四位二進(jìn)制加法器設(shè)計(jì)技術(shù)要求：四位二進(jìn)制加數(shù)與被加數(shù)輸入二位數(shù)碼管顯示摘要本設(shè)計(jì)通過(guò)八個(gè)開(kāi)關(guān)將A3,A2,A1,A0和B3,B2,B1,B0信號(hào)作為加數(shù)和被加數(shù)輸入四位串行進(jìn)位加法器相加，將輸出信號(hào)S3,S2,S1,S0和向高位的進(jìn)位C3通過(guò)譯碼器I譯碼，再將輸出的和各自分別通過(guò)一個(gè)74LS247譯碼器，最后分別通過(guò)數(shù)碼管BS204實(shí)現(xiàn)二位顯示。本設(shè)計(jì)中譯碼器I由兩部分組成，包括五位二進(jìn)制譯碼器和八位二進(jìn)制輸出器。信號(hào)S3,S2,S1,S0和向高位的進(jìn)位C3輸入五位二進(jìn)制脈沖產(chǎn)生器，將得到的(五位二進(jìn)制數(shù)碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù))個(gè)脈沖信號(hào)輸入八位二進(jìn)制輸出器，使電路的后

2、續(xù)部分得以執(zhí)行?？傮w論證方案與選擇設(shè)計(jì)思路：兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)的輸入可用八個(gè)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，這兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)經(jīng)全加器求和后最多可以是五位二進(jìn)制數(shù)。本題又要求用兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示求和結(jié)果的十進(jìn)制十位和各位，因此需要兩個(gè)譯碼器II分別譯碼十位和個(gè)位。綜上所述，需要設(shè)計(jì)一個(gè)譯碼器I,能將求和得到的五位二進(jìn)制數(shù)譯成八位，其中四位表示這個(gè)五位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)的十位，另四位表示個(gè)位。而譯碼器II有現(xiàn)成的芯片可選用，此處可選，故設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在譯碼器I。加法器選擇全加器：能對(duì)兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加并考慮低位來(lái)的進(jìn)位，即相當(dāng)于3個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)相加，求得和及進(jìn)位的邏輯電路稱(chēng)為全加器?；颍翰粌H考慮兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加，而

3、且還考慮來(lái)自低位進(jìn)位數(shù)相加的運(yùn)算電路，稱(chēng)為全加器。串行進(jìn)位加法器構(gòu)成：把位全加器串聯(lián)起來(lái)，低位全加器的進(jìn)位輸出連接到相鄰的高位全加器的進(jìn)位輸入。優(yōu)點(diǎn)：電路比較簡(jiǎn)單。最大缺點(diǎn)：進(jìn)位信號(hào)是由低位向高位逐級(jí)傳遞的，運(yùn)算速度慢。超前進(jìn)位加法器為了提高運(yùn)算速度，必須設(shè)法減小或消除由于進(jìn)位信號(hào)逐級(jí)傳遞所消耗的時(shí)間，于是制成了超前進(jìn)位加法器。優(yōu)點(diǎn)：與串行進(jìn)位加法器相比，（特別是位數(shù)比較大的時(shí)候）超前進(jìn)位加法器的延遲時(shí)間大大縮短了。缺點(diǎn)：電路比較復(fù)雜。綜上所述，由于此處位數(shù)為4（比較?。鲇诤?jiǎn)單起見(jiàn)，這里選擇串行進(jìn)位加法器。譯碼器II選擇譯碼是編碼的逆過(guò)程，將輸入的每個(gè)二進(jìn)制代碼賦予的含意“翻譯”過(guò)來(lái)，給出

4、相應(yīng)的輸出信號(hào)。譯碼器是使用比較廣泛的器材之一，主要分為：變量譯碼器和碼制譯碼器，其中二進(jìn)制譯碼器、二-十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器三種最典型，使用十分廣泛。顯示譯碼器又分為七段譯碼器和八段 譯碼器，此處選擇七段譯碼器。綜上所述，最終選擇74LS247譯碼器。數(shù)碼管選擇此處選七段發(fā)光二極管（）顯示器，數(shù)碼管要顯示碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的譯碼器，該譯碼器不但要有譯碼功能，還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能力。上述選取了74LS247譯碼器，為了與該譯碼器配用，因此選取BS204數(shù)碼管。原理框圖B數(shù)碼管數(shù)碼管總電路圖譯科器口74L5247加法器說(shuō)明：通過(guò)八個(gè)開(kāi)關(guān)將A3,A2,A1,A0和B3,B2,B1

5、,B0信號(hào)作為加數(shù)和被加數(shù)輸入四位串行進(jìn)位加法器相加，將輸出信號(hào)S3,S2,S1,S0和向高位的進(jìn)位C3通過(guò)譯碼器I譯碼，再將輸出的和各自分別通過(guò)一個(gè)74LS247譯碼器，最后分別通過(guò)數(shù)碼管BS204實(shí)現(xiàn)二位顯示。加數(shù)與被加數(shù)輸入分別用八個(gè)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)加數(shù)和被加數(shù)的輸入，開(kāi)關(guān)閉合表示1，開(kāi)關(guān)打開(kāi)表示0。詳見(jiàn)總電路圖。加法器設(shè)計(jì)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加，叫做半加，實(shí)現(xiàn)半加操作的電路，稱(chēng)為半加器。所謂“半加”，就是只考慮兩個(gè)加數(shù)本身的求和，而沒(méi)有考慮地位來(lái)的進(jìn)位數(shù)。半加器邏輯圖及符號(hào)全加器可用兩個(gè)半加器和一個(gè)或門(mén)組成，如圖所示。Ai和Bi在第一個(gè)半加器中相加，得出的和再跟Ci-1在第二個(gè)半加器中相加，即得

6、出全加和Si。兩個(gè)半加器的進(jìn)位數(shù)通過(guò)或門(mén)輸出作為本位的進(jìn)位數(shù)Ci。全加器也是一種組合邏輯電路，其圖形符號(hào)如下圖所示。四位二進(jìn)制串行進(jìn)位加法器邏輯圖（詳細(xì)電路圖見(jiàn)附錄三）如下:譯碼器I組成如下圖:口P膿沖輸入=以|弱口口八位一進(jìn)制輸出器三日一進(jìn)制輸出五位二進(jìn)制-地沖產(chǎn)生器A二進(jìn)制輸入說(shuō)明：由全加器得到的和（最多位）從端輸入，經(jīng)五位二進(jìn)制脈沖產(chǎn)生器，得到（五位二進(jìn)制數(shù)碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)）個(gè)脈沖信號(hào)，并將其輸入八位二進(jìn)制輸出器，在端得到八位二進(jìn)制數(shù)碼，其中位表示十進(jìn)制的十位數(shù)，另4位表示十進(jìn)制的個(gè)位數(shù)。此為譯碼器工作流程。八位二進(jìn)制輸出器真值表見(jiàn)附錄五由真值表寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程：八位二進(jìn)制輸出器電路圖見(jiàn)附錄

7、四譯碼器11（譯碼器）設(shè)計(jì)74LS247弓I腳圖輸A輸出顯小rrRRIrT/Ai/ahudefB0XiXXX0Q00008XX0X*XX1I11111全滅000Q001111111火。1口Q00l)00000IUX001L0011I1X0Q1000I00I02X門(mén)0100001103X0100I001004X01Q1010010Q5Xn10010000Q6X(j111QI)011II7XLQ0000000008XL0010000100974LS247功能表七段顯示譯碼器的主要功能是把“842”1二-十進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的七字段信號(hào)，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)碼。半導(dǎo)體七段顯示器分為

8、共陰極接法和共陽(yáng)極接法兩種，此處為了與74LS247譯碼器配套選用BS204共陽(yáng)極數(shù)碼管。LED數(shù)碼管共陽(yáng)極接法LED顯示器心得體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，并對(duì)某些知識(shí)進(jìn)行了很好地應(yīng)用，如J-K觸發(fā)器等。同時(shí)，我也更加強(qiáng)化了自己查閱資料的能力，這有助于提高我的自學(xué)能力，整個(gè)過(guò)程中我還有請(qǐng)教同學(xué)?？傊?，本次課程設(shè)計(jì)更加激發(fā)了我的學(xué)習(xí)欲望，有利于我后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。當(dāng)然，在這次課設(shè)中，我也遇到了不少問(wèn)題，如對(duì)于譯碼器I的處理，這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)完全解決，最近幾天也查過(guò)資料和咨詢(xún)過(guò)同學(xué)，但由于時(shí)間緊迫等原因，對(duì)于其中如何由五位二進(jìn)制數(shù)激發(fā)得到（五位二進(jìn)制數(shù)碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)）個(gè)脈沖信號(hào)還是沒(méi)能很好地解決，看來(lái)只能留待以后去思考了?？傊@次課設(shè)讓我收獲不少。參考文獻(xiàn)數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（第三版）王毓銀主編高等教育出版社電子技術(shù)李春茂主編科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)解題指南唐競(jìng)新主編清華大學(xué)出版社附錄附錄一：特別說(shuō)明本論文中譯碼器I組成圖及附錄中各圖表純屬原創(chuàng)，原理圖為討論之結(jié)果，其它圖表有借鑒參考文獻(xiàn)，文中