搜索
长安大学电子技术课程设计4位二进制加法器专业车辆工程班级22010901姓名韩塽指导教师顾樱华日期2011、6、26-2-目录一、技术要求·············································2二、摘要·················································2三、总体设计方案的论证及选择·····························21、加法器的选取·····································22、译码器的选取·····································23、数码管的选取·····································3四.设计方案的原理框图，总体电路图，接线图及说明···········31、总体原理图·······································32、总体接线图·······································4五.单元电路设计，主要元器件选择与电路参数计算·············41、逻辑开关·········································42、加法器设计·······································53、译码器设计·······································74、数码管设计·······································9六、收获与体会···········································10七、参考文献·············································11八、附件（元器件清单）····································12评语·····················································13-3-一.技术要求1.四位二进制加数与被加数输入2.二位数码管显示二.摘要该设计主要包括两个部分：一是用加法器实现四位二进制加数与被加数的输入，二是将相加产生的二进制和数用二位数码管显示，在此设计中加法器是重点，数码显示是难点。数码显示采用计数器，译码器七段译码显示管来实现。加法器分为半加器和全加器，半加器只能实现两个一位二进制数的相加，其只考虑两个加数本身的求和而不考虑低位来的进数位。目前使用最广泛的二进制加法器是二进制并行加法器。三.总体设计方案的论证及选择1.加法器的选取二进制并行加法器是一种能并行产生两个n位二进制算术和的组合逻辑电路。按其进位方式的不同，可分为串行进位二进制并行加法器和超前进位二进制并行加法器两种类型。所以根据加法器的工作速度选取超前进位加法器。这里供选取的超前进位加法器有74LS283，CT74LS283，SN74LS283，DM74LS283，HD74LS283，M74LS283可供选择。由于我们是非电专业，对电子器件的选取要求不高，为使设计简单起见所以选74LS283加法器。2.译码器的选取译码器是一种具有“翻译”功能的逻辑电路，这种电路能将输入二进制代码的各种状态，按照其原意翻译成对应的输出信号。译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件，在显示译码器的选择上有七段译码器和八段译码器。此-4-处选用七段译码器，可供选择的译码器有74LS247,74LS47,74LS248,74LS48四种种选法，74LS247,74LS47的引脚排列分别与74LS248,74LS48的引脚排列一模一样，两组的功能也差不多。但74LS247，74LS47控制共阳极数码管，74LS248，74LS48控制共阴极数码管。最终选取74LS247译码器。3.数码管的选取数码的显示方式目前以分段式应用最为普遍，按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为，一是共阳极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上），另一是共阴极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上，使用时公共点接地）。此处选七段发光二极管（LED）显示器，LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要有译码功能，还要有相当的驱动能力。上述选取的74LS247译码器，为了与该译码器配用，因此选取BS204数码管。四.设计方案的原理框图，总体电路图，接线图及说明-5-总体原理图总体接线图五.单元电路设计，主要元器件选择与电路参数计算1.逻辑开关本设计中共用到8个逻辑开关，用图示四个逻辑开关来控制加数A3，A2，A1，-6-A0的输入。同理，被加数的输入也如下图所示用到四个逻辑开关，不再作图说明2.加法器设计74LS283的逻辑说明：设有两组数据输入端A3,A2,A1,A0，B3,B2,B1,B0和进位信号输入端C0，求和信号，进位信号分别由S4,S3,S2,S1及C1输出。图中输入端A3,A2,A1,A0分别接一个逻辑开关，输入端B3,B2,B1,B0分别接另4个逻辑开关，C0接一个逻辑开关。74LS283是由超前进位电路构成的快速进位的4位全加器电路，可实现两个四位二进制的全加。其集成芯片引脚图如上图所示。加进位输入C0和进位输出C1主要用来扩大加法器字长，作为组间行波进位之用。由于它采用超前进位方式，所以进位传送速度快。-7-74LS283引脚图A3A2A1A0B3B2B1B0C1S4S3S2S1000000010010001101000101000000010001000100010001000000000000100011010001010110-8-01100111100000010001000100001111000100174LS283真值表3.译码器设计（1）本设计所用译码器为五输入，八输出。功能：通过超前进位二进制并行加法器运算过的和数及进位数输入到译码器，译码器将其译成两组8421码输出十进制数输入输出C1S4S3S2S1Y4Y3Y2Y1X4X3X2X101234567891011121314151617180000000000000000111000000001111111100000001111000011110000011001100110011001010101010101010101000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001111111110000000011000000001000011110000001111000110011000011001100101010101010101010-9-192021222324252627282930111111111111000001111111011110000111100110011001101010101010000000000000000000000000011111111111100000000001100000000110000001111000000110011000101010101010（2）74LS247译码器设计74LS247译码器说明：七段显示译码器的主要功能是把8421BCD码译成对应于数码管的7个字段信号，驱动数码管，显示出相应的十进制数码。A3,A2,A1,A0是8421BCD码的4位输人信号，a,b,c,d,e,f,g是七段译码输出信号，LT，RBI，BI为控制端。灯测试输人端LT：当LT=0，BI＝1时，无论A3~A0为何种状态，a,b,c,d,e,f,g的状态均为0，数码管七段全亮，显示“8”字形，用以检查七段显示器各字段是否能正常工作。灭零输入端RBI：当RBI＝0时，且LT＝1，BI＝0时，若A3～A0的状态均为0，则所有光段均灭，在数字显示中用以熄灭不必要的0。灭灯输人/灭零输出端BI：当BI＝0时，无论LT，RBI及数码输人A3～A0状态如何，输出a,b,c,d,e,f,g均为1，七段全灭，不显示数字；当BI＝1时，显示译码器正常工作。-10-74LS247引脚图74LS247功能表4.数码管设计数码管参数-11-（1）8字高度：8字上沿与下沿的距离。比外型高度小。通常用英寸来表示。范围一般为0.25-20英寸。（2）长*宽*高：长——数码管正放时，水平方向的长度；宽——数码管正放时，垂直方向上的长度；高——数码管的厚度。（3）时钟点：四位数码管中，第二位8与第三位8字中间的二个点。一般用于显示时钟中的秒。半导体七段显示器分为共阴极接法和共阳极接法两种，此处为了与74LS247译码器配套选用BS204共阳极数码管。即若需某字段亮，则需使该字段为低电平。发光二级光的正向工作电压一般为1.5V——3V，驱动电流需要几毫安至几十毫安。在实际应用中，应在每个二极管支路串接限流电阻以防电流过大而损坏二极管。LED数码管共阳极接法（“0”电平驱动）六．收获与体会通过本次课程设计本次实验设计是我们的第一次实验设计，难免有不足与需要改进的地方。课程设计实践周，是以学生自己动手动脑，并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。它将基本技能训练，基本-12-工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神。作为信息时代的大学生，仅会书本理论是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。这次实践使我对数字电路有了进一步的了解，在设计的过程中，通过翻阅资料，上网搜索，当然也包括问师兄、同学等，我对各电路器件及原理有了更深层次的认识，既增强了我的理解能力，也使我能更好的运用所学的知识。这次设计过程使我受益匪浅，培养了我的设计思维，增加了动手操作的能力。最重要的是我明白了自学的重要性，掌握了更为正确的自学方法，这将使我今后离开学校，踏上社会是相当有帮助的。我深深地意识到了我必须提高我的自学能力。此外，我还体会到，我们书本上所学的知识和实际的东西相差甚远，我们所不懂的知识还有很多，因此今后我们要更加注重实际方面的锻炼和运用。在解决问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高与肯定。此次设计不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养。这是一次难得的实践！七．参考文献1电子技术/李春茂主编—北京：科学技术文献出版社2006.092电工学第六版下册电子技术主编秦曾煌高等教育出版社3电子技术试验与课程设计主编蔡忠法浙江大学出版社-13-八．元器件明细表元器件清单逻辑开关8个74LS283加法器1个译码器1个74LS247译码器2个BS204数码管2个510欧电阻14个-14-评语评阅人：日期：