十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

十進(jìn)制加法器設(shè)計(jì)1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1、綜合應(yīng)用數(shù)字電路知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)十進(jìn)制加法器。了解各種元器件的原理及其應(yīng)用。2、了解十進(jìn)制加法器的工作原理。3、掌握multisim軟件的操作并對設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真。4、鍛煉自己的動(dòng)手能力和實(shí)際解決問題的能力。5、通過本設(shè)計(jì)熟悉中規(guī)模集成電路進(jìn)行時(shí)序電路和組合電路設(shè)計(jì)的方法，掌握十進(jìn)制加法器的設(shè)計(jì)方法。課程設(shè)計(jì)的要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)十進(jìn)制并運(yùn)行加法運(yùn)算的電路。2、0-9十個(gè)字符用于數(shù)據(jù)輸入。3、要求在數(shù)碼顯示管上顯示結(jié)果。2十進(jìn)制加法器設(shè)計(jì)方案制定加法電路設(shè)計(jì)原理加法運(yùn)算電路 ?加法運(yùn)算電路 ?譯碼顯示結(jié)果圖1加法運(yùn)算原理框圖如圖1所示第一步置入兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)。例如（1001）2,（0011）2和（0101）2，（1000）2，同時(shí)在兩個(gè)七段譯碼顯示器上顯示出對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)9,3和5,8。第二步將置入的數(shù)運(yùn)用加法電路進(jìn)行加法運(yùn)算。第三步前面所得結(jié)果通過另外兩個(gè)七段譯碼器顯示。即:加法運(yùn)算方式，則（1000）2+（0110）2=（1110）2十進(jìn)制8+6=14并在七段譯碼顯示出14。運(yùn)算方案通過開關(guān)S1——S8接不同的高低電平來控制輸入端所置的兩個(gè)一位十進(jìn)制數(shù)，譯碼顯示器U8和U9分別顯示所置入的兩個(gè)數(shù)。數(shù)A直接置入四位超前進(jìn)位加法器74LS283的A4——A1端，74LS283的B4——B1端接四個(gè)2輸入異或門。四個(gè)2輸入異或門的一輸入端同時(shí)接到開關(guān)S1上，另一輸入端分別接開關(guān)S5——S8,通過開關(guān)S5——S8控制數(shù)B的輸入，通過加法器74LS283完成兩個(gè)數(shù)A和B的相加。由于譯碼顯示器只能顯示0——9,所以當(dāng)A+B>9時(shí)不能顯示，我們在此用另一片芯片74LS283完成二進(jìn)制碼與8421BCD碼的轉(zhuǎn)換，即S>9（1001）2時(shí)加上3（0011）2,產(chǎn)生的進(jìn)位信號(hào)送入譯碼器U10來顯示結(jié)果的十位，U11顯示結(jié)果的個(gè)位。3十進(jìn)制加法器電路設(shè)計(jì)加法電路的實(shí)現(xiàn)用兩片4位全加器74LS283和門電路設(shè)計(jì)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(shí)候要加六轉(zhuǎn)換才能正常顯示，所以設(shè)計(jì)的時(shí)候有如下的真值表：C0S3S2S1S0Y數(shù)的大小84210000000超00001010001002

000110300100040010105001100600111070100008010010901010110需要轉(zhuǎn)換010111110110011201101113011101140111111510000016100010171001001810011019無關(guān)項(xiàng)10100020101010211011002210111023

1100002411001025110101261101112711100128111011291111013011111131由表我們可以算出Y的表達(dá)式：⑴由前16項(xiàng)有:Y=S3s2+S3sl⑵由后16項(xiàng)有:Y=CO=1由（1）（2）有Y=CO+S3s2+S3sl由于用與非門比較方便所以我選用的與非門電路有以下兩種選擇:⑴Y=J+S4s3+S4s2=J+S4s3+S4s414s4s354s2⑵Y=C4+S4s3+S4s2=C4+S4s3+S4s41464s354s2選擇（1）得到了如下的理論圖:

圖2加法實(shí)現(xiàn)電路板圖3加法器PCB板譯碼顯示電路通過加法器運(yùn)算過后，分別用四個(gè)數(shù)碼管顯示出來，其中U8和U9為加數(shù)和被加數(shù)，U10和U11則為結(jié)果，U10表示十位，U11表示個(gè)位。元器件清單兩個(gè)74283N的四位超前進(jìn)位加法器、一個(gè)7486N的異或門、兩個(gè)7408J的與門、一個(gè)7427N的或非門、一個(gè)7404N的非門以及四個(gè)數(shù)碼管、8個(gè)單刀雙擲開關(guān)、5V的高電平電壓和三個(gè)地極組成。其中主要芯片74283N的引腳圖如下：圖474283引腳圖其中A3-A0和B3-B0為兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的輸入端，S3-S0為相加的和數(shù)輸出端，CI為相鄰低位到本位的進(jìn)位輸入端，CO為本位向相鄰高位的進(jìn)位輸出端。4電路圖的仿真及檢測軟件介紹Multisim本是加拿大圖像交互技術(shù)公司(InteractiveImageTechnoligics簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，被美國NI公司收購后，更名為NIMultisim，而是其(即NI，NationalInstruments)最新推出的Multisim最新版本。目前美國NI公司的EWB的包含有電路仿真設(shè)計(jì)的模塊Multisim.PCB設(shè)計(jì)軟件Ultiboard、布線引擎Ultiroute及通信電路分析與設(shè)計(jì)模塊Commsim4個(gè)部分，能完成從電路的仿真設(shè)計(jì)到電路版圖生成的全過程。Multisim、Ultiboard.Ultiroute及Commsim4個(gè)部分相互獨(dú)立，可以分別使用。Multisim、Ultiboard.Ultiroute及Commsim4個(gè)部分有增強(qiáng)專業(yè)版(PowerProfessional).專業(yè)版(Professional)、個(gè)人版(Personal)、教育版(Education)、學(xué)生版(Student)和演示版(Demo)等多個(gè)版本，各版本的功能和價(jià)格有著明顯的差異。用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實(shí)現(xiàn)了〃軟件即元器件〃、〃軟件即儀器〃。是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測試的虛擬仿真軟件。的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，同時(shí)也可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到，因此也很方便的在工程設(shè)計(jì)中使用。的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。NI具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能?？梢栽O(shè)計(jì)、測試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路及微控制器和接口電路等?？梢詫Ρ环抡娴碾娐分械脑骷O(shè)置各種故障，如開路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真的同時(shí)，軟件還可以存儲(chǔ)測試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲(chǔ)測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。有豐富的Help功能，其Help系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南，更要的是包含有元器件的功能解說，Help中這種元器件功能解說有利于使用EWB進(jìn)行CAI教學(xué)。另外，NI還提供了與國內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件Protel及電路仿真軟件PSpice之間的文件接口，也能通過Windows的剪貼板把電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進(jìn)行編輯排版。支持VHDL和VerilogHDL語言的電路仿真與設(shè)計(jì)。利用可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法相比，具有如下特點(diǎn)：設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)；可方便地對電路參數(shù)進(jìn)行測試和分析；可直接打印輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測試參數(shù)、曲線和電路原理圖；實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際的元器件，實(shí)驗(yàn)所需元器件的種類和數(shù)量不受限制，實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)速度快，效率高；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。

易學(xué)易用，便于電子信息、通信工程、自動(dòng)化、電氣控制類專業(yè)學(xué)生自學(xué)、便于開展綜合性的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新的能力。電路的調(diào)試通過學(xué)習(xí)軟件和對前面加法運(yùn)算電路的設(shè)計(jì)，總結(jié)出一套簡單方便又可達(dá)到要求的方如下圖6示:當(dāng)置入的數(shù)值為8和6時(shí)，通過加法器的運(yùn)算，在U10和U11這兩個(gè)數(shù)碼管的十位和個(gè)位分別顯示出1和4即14。得出8+6=14。

圖6加法顯示電路5VDCD_HtXKey=SpaceOCDHt19J740BJJ115A圖6加法顯示電路5VDCD_HtXKey=SpaceOCDHt19J740BJJ115AZTJ—7427N742BINliI腐口7404NurJTUM：1ME裁SEI5總結(jié)及心得通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我更加深刻了解課本知識(shí)，并且讓我以往對知識(shí)的疏忽得以補(bǔ)充，比如在設(shè)計(jì)過程中遇到一些模糊的公式和專業(yè)用語，比如在選擇加法器型號(hào)時(shí)，在查詢使用手冊時(shí)，有的數(shù)據(jù)很難查出，但是這些問題經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，都一一得以解決，我相信這本書中還有很多我未搞清楚的問題，但是這次的課程設(shè)計(jì)，讓我重溫了課本上的的基礎(chǔ)知識(shí)，為我以后工作打下了的基礎(chǔ)。同時(shí)，本次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)使用了NIMultisim軟件，了解了它的功能和使用方法，這為以后自己的學(xué)習(xí)和工作這方面的課程提供了一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。6參考文獻(xiàn)[1]楊頌華、馮毛官