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十进制加法器设计1课程设计的任务与要求1.1课程设计的任务1、综合应用数字电路知识设计一个十进制加法器。了解各种元器件的原理及其应用。2、了解十进制加法器的工作原理。3、掌握multisim软件的操作并对设计进行仿真。4、锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。5、通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计的方法，掌握十进制加法器的设计方法。1.2课程设计的要求1、设计一个十进制并运行加法运算的电路。2、0-9十个字符用于数据输入。3、要求在数码显示管上显示结果。2十进制加法器设计方案制定2.1加法电路设计原理图1加法运算原理框图如图1所示第一步置入两个四位二进制数。例如（1001）2,（0011）2和（0101）2，（1000）2，同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数9，3和5，8。第二步将置入的数运用加法电路进行加法运算。置数译码显示结果显示所置入的两个一位十进制数开关选择运算方式加法运算电路-1-第三步前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。即：加法运算方式，则（1000）2+（0110）2=（1110）2十进制8+6=14并在七段译码显示出14。2.2运算方案通过开关S1——S8接不同的高低电平来控制输入端所置的两个一位十进制数，译码显示器U8和U9分别显示所置入的两个数。数A直接置入四位超前进位加法器74LS283的A4——A1端，74LS283的B4——B1端接四个2输入异或门。四个2输入异或门的一输入端同时接到开关S1上，另一输入端分别接开关S5——S8，通过开关S5——S8控制数B的输入,通过加法器74LS283完成两个数A和B的相加。由于译码显示器只能显示0——9，所以当A+B9时不能显示，我们在此用另一片芯片74LS283完成二进制码与8421BCD码的转换，即S9（1001）2时加上3（0011）2，产生的进位信号送入译码器U10来显示结果的十位，U11显示结果的个位。3十进制加法器电路设计3.1加法电路的实现用两片4位全加器74LS283和门电路设计一位8421BCD码加法器。由于一位8421BCD数A加一位数B有0到18这十九种结果。而且由于显示的关系,当大于9的时候要加六转换才能正常显示，所以设计的时候有如下的真值表：C0S3S2S1S0Y数的大小84210000000没有超过9000010100010020001103001000400101050011006001110701000080100109-2-01010110需要转换010111110110011201101113011101140111111510000016100010171001001810011019无关项101000201010102110110022101110231100002411001025110101261101112711100128111011291111013011111131由表我们可以算出Y的表达式:(1)由前16项有:Y=S3S2+S3S1(2)由后16项有:Y=CO=1由（1）（2）有Y=CO+S3S2+S3S1由于用与非门比较方便所以我选用的与非门电路有以下两种选择：(1)Y=C4+S4S3+S4S2=C4+S4S3+S4S4=C4S4S3`S4S2(2)Y=C4+S4S3+S4S2=C4+S4S3+S4S4=C4`S4S3`S4S2选择（1）得到了如下的理论图：-3-图2加法实现电路3.2PCB板图3加法器PCB板-4-3.3译码显示电路通过加法器运算过后，分别用四个数码管显示出来，其中U8和U9为加数和被加数，U10和U11则为结果，U10表示十位，U11表示个位。3.4元器件清单两个74283N的四位超前进位加法器、一个7486N的异或门、两个7408J的与门、一个7427N的或非门、一个7404N的非门以及四个数码管、8个单刀双掷开关、5V的高电平电压和三个地极组成。其中主要芯片74283N的引脚图如下：图474283引脚图其中A3-A0和B3-B0为两个4位二进制数的输入端，S3-S0为相加的和数输出端，CI为相邻低位到本位的进位输入端，CO为本位向相邻高位的进位输出端。4电路图的仿真及检测4.1Multisim12.0软件介绍Multisim本是加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，被美国NI公司收购后，更名为NIMultisim，而V12.0是其（即NI，NationalInstruments）最新推出的Multisim最新版本。目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块Multisim、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim4个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim4个部分相互独立，可以分别使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim4个部分有增强专业版（PowerProfessional）、专业版（Professional）、-5-个人版（Personal）、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo）等多个版本，各版本的功能和价格有着明显的差异。Multisim12.0用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”。Multisim12.0是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。Multisim12.0的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用，同时也可以新建或扩充已有的元器件库，而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到，因此也很方便的在工程设计中使用。Multisim12.0的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；而且还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪等。NIMultisim12.0具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。Multisim12.0可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字电路、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。Multisim12.0有丰富的Help功能，其Help系统不仅包括软件本身的操作指南，更要的是包含有元器件的功能解说，Help中这种元器件功能解说有利于使用EWB进行CAI教学。另外，NIMultisim12.0还提供了与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件Protel及电路仿真软件PSpice之间的文件接口，也能通过Windows的剪贴板把电路图送往文字处理系统中进行编辑排版。支持VHDL和VerilogHDL语言的电路仿真与设计。利用Multisim12.0可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；-6-可方便地对电路参数进行测试和分析；可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高；设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。Multisim12.0易学易用，便于电子信息、通信工程、自动化、电气控制类专业学生自学、便于开展综合性的设计和实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。4.2电路的调试通过学习Multisim12.0软件和对前面加法运算电路的设计，总结出一套简单方便又可达到要求的方案，并设计出以下电路图：图5加法运算总电路如下图6示:当置入的数值为8和6时，通过加法器的运算，在U10和U11这两个数码管的十位和个位分别显示出1和4即14。得出8+6=14。-7-图6加法显示电路5总结及心得通过这次课程设计，让我更加深刻了解课本知识，并且让我以往对知识的疏忽得以补充，比如在设计过程中遇到一些模糊的公式和专业用语，比如在选择加法器型号时，在查询使用手册时，有的数据很难查出，但是这些问题经过这次设计，都一一得以解决，我相信这本书中还有很多我未搞清楚的问题，但是这次的课程设计，让我重温了课本上的的基础知识，为我以后工作打下了的基础。同时，本次课程设计让我学会使用了NIMultisim12.0软件，了解了它的功能和使用方法，这为以后自己的学习和工作这方面的课程提供了一个良好的实验平台。6参考文献[1]杨颂华、冯毛官、孙万蓉、初秀琴、胡力山，数字电子技术基础（第二版），西安电子科技大学出版社，2009年2月。[2]江捷，马志诚，数字电子技术基础，北京，北京工业大学出版社，2009,10,01。[3]阎石，数字电子技术基础（第五版），高等教育出版社，2006年。-8-指导教师评语成绩（60%）指导教师签字：年月日答辩过程及评价成绩（40%）答辩小组签字：年月日学院综合意见综合成绩分管院长签字（盖章）：年月日