四位二进制8421BCD码加法器

课程设计报告设计题目：四位二进制8421BCD码加法器学院：理学院专业：09电子信息科学与技术班级：1班学号：200931120102;200931120103;200931120105姓名：陈俊宇陈明源邓坤勇电子邮件：[e-mail]时间：2011年12月8日成绩：指导教师：刘丹华南农业大学理学院应用物理系课程设计（报告）任务书题目四位二进制加法器任务与要求：运用电子器件和一些IC芯片设计一个四位二进制8421BCD码加法器。用以实现两个四位二进制数8421BCD码的加法通过数码管显示相加所得的两位十进制数。用八个开关的开闭控制电平的高低，用高电平表示1；用低电平表示0。将输入的高电平接入74LS283加法器进行运算。得到的结果，分别将高低位输入74LS248译码器输出到两个七段数码管。由数码管显示加法结果得到的BCD码。学会数字信号芯片的原理和在实际中的应用。开始时间：2011年12月1日；结束时间：2011年12月13日四位二进制8421BCD码加法器学生：陈俊宇，陈明源，邓坤勇；指导老师：刘丹摘要：本设计通过八个开关将A3,A2,A1,A0和B3,B2,B1,B0信号作为加数和被加数输入四位串行进位加法器相加，将输出信号S3,S2,S1,S0和向高位的进位C3各自分别通过一个74LS248译码器，最后分别通过数码管实现二位BCD码显示。关键词：加法器，译码器，数码管，ＢＣＤ码显示。Abstract:thedesignthrougheightswitchwillA3,A2,A1,A0andB3,B2,B1,B0signalasaddendandBeiJiaShuinputfourserialcarryadderaddition,willoutputsignalS3,S2,S1,tocarryhighandS0C3theirrespectivethrougha74LS248decoder,finally,throughthedigitaltuberealizetwoBCDdisplay.Keywords:adder,decoder,digitaltube,BCDdisplay总体方案论证和选择设计思路：两个四位二进制数的输入可用八个开关实现，这两个二进制数经全加器求和后最多可以是五位二进制数。本题又要求用两个数码管分别显示求和结果的十进制十位和各位，因此需要两个译码器分别译码十位和个位。而两个译码器可以选择74LS248作为译码输出。加法器的选择：全加器：能对两个1位二进制数进行相加并考虑低位来的进位，即相当于3个1位二进制数相加，求得和及进位的逻辑电路称为全加器。1)串行进位加法器构成：把n位全加器串联起来，低位全加器的进位输出连接到相邻的高位全加器的进位输入。优点：电路比较简单。最大缺点：进位信号是由低位向高位逐级传递的，运算速度慢。2)超前进位加法器为了提高运算速度，必须设法减小或消除由于进位信号逐级传递所消耗的时间，于是制成了超前进位加法器。优点：与串行进位加法器相比，（特别是位数比较大的时候）超前进位加法器的延迟时间大大缩短了。缺点：电路比较复杂。综上所述，由于此处位数为4（比较小），出于简单起见，这里选择串行进位加法器。有由于有现成的四位二进制加法器74283，而且74283是基于串行进位加法器制作的，所以采用两块74283和一些与门和非门构成一个8421BCD码加法器。译码器的选择：译码是编码的逆过程，将输入的每个二进制代码赋予的含意“翻译”过来，给出相应的输出信号。译码器是使用比较广泛的器材之一，主要分为：变量译码器和码制译码器，其中二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器三种最典型，使用十分广泛。显示译码器又分为七段译码器和八段译码器，此处选择七段译码器。综上所述，最终选择74LS248译码器数码管选择：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。上述选取了74LS248译码器，为了与该译码器配用，因此选取七段数码管。总体设计原理框图：原理框图如图1所示。加法器进位译码器低位译码器图1：原理框图总的电路原理图：总的电路原理图如图2所示。图2：总的电路原理图说明：通过八个开关将A3,A2,A1,A0和B3,B2,B1,B0信号作为加数和被加数输入四位串行进位加法器相加，将输出信号S3,S2,S1,S0和向高位的进位C3通过译码器译码，再将输出的Y3,Y2,Y1,Y0和X3,X2,X1,X0各自分别通过数码管实现二位显示。单元设计加法器单元：本四位二进制8421BCD码加法器采用的是两个四位二进制加法器74283和一些与门和非门构成的。其原理框图如图3所示。译码器单元：74LS248的动能表七段显示译码器的主要功能是把“8421”二-十进制代码译成对应于数码管的七字段信号，驱动数码管，显示出相应的十进制数码。数码管显示单元：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74LS248译码器配套选用共阳极数码管。课程设计所需元件：本课程需要的电子元件如下所示。四位二进制加法器74LS283：2个译码器74LS248:2个与门74LS08：1个非门74LS04:1个160Ω电阻：22个数码管：2个总的实物电路图心得体会通过本次课程设计，我们加深了对所学知识的理解，并对某些知识进行了很好地应用，如8421BCD码加法器的设计等。同时，我们也更加强化了自己查阅资料的能力，这有助于提高我们的自学能力，整个过程中我还有请教老师和同学。总之，本次课程设计更加激发了我的学习欲望，有利于我们后续课程的学习。当然，在这次课设中，我也遇到了不少问题，如对于六引脚的开关的处理，开始我们想当然地以为这六个引脚就是随便接着两边就可以实现电路的开关功能。而事实是我们错了，最后我请教了老师，才明白为什么错在了什么地方。但一波未平一波又起，在我们了解了开关的性能后又遇到了一个关于开关打开和闭合都是高电平的问题。实践证明模拟仿真与实际电路是有些差异的。最后采取了老师的建议，总算解决了这些问题，成功地将电路弄了出来。那一刻，我们真的很高兴。总之，这次课设让我收获不少。参考文献【1】数字逻辑电路与系统设计；蒋立平主编电子工业出版社【2】Wenku.baidu.com四位二进制加法器【3】电子技术李春茂主编科学技术文献出版社【4】Wenku.baidu.com74LS芯片资料全集