四位二进制加法器长安大学电工课设.doc

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1、《电工与电子技术基础》课程设计报告题目四位二进制加法器学院(部)汽车学院专业车辆工程班级2011220102学生王理洁学号2011220102346月24日至6月28日共1周14四位二进制加法器一.主要技术指标和要求:(1)四位二进制加数与被加数输入;(2)二位数码管显示。二.摘要本设计通过逻辑开关将A4,A3,A2,A1和B4,B3,B2,B1信号作为加数和被加数输入到超前进位加法器74LS283中进行四位二进制相加;然后将输出结果的∑4,∑3,∑2和向高位的进位位C4输入SN74185A将输出结果与∑1组

2、合在一起形成8位8421BCD码;再将该信号的低四位和高四位分别输入一片74LS247型的七段显示译码器译码;最后用两个BS204数码管进行二位显示。另外还提出了另一种方案,即将加法器输出的∑4,∑3,∑2,∑1和C4直接输入SN74185A进行译码,但是这种方法得到的是5421BCD码,还需进一步处理才能适合显示的需要。三.总体设计方案论证及选择四位二进制加法器的设计包括:1、四位二进制加数和被加数的输入,2、两个数的相加运算及和的输出,3、将两个数的和通过译码器显示在数码管上。二进制数的输入可以通过数据开

3、关实现,用加法器可以进行二进制数的加法运算。两个四位二进制数相加后的和在十进制数的0~30,要将这个二进制的结果转换成8421BCD码,这需要通过译码器来实现。对数据译码后即可用合适的数码管与译码器相连,显示数据。14本设计的关键在于将二进制结果转换成8421BCD码的译码器的选用(设计),我小组共提出了两种方案具体如下:方案一:将加法器输出结果∑2,∑3,∑4和向高位的进位位C1由低到高输入SN74185A,再将输出的信号与∑1组成8位8421BCD码。电路图如下:图1译码器方案一电路图方案二:将输出信号∑

4、1,∑2,∑3,∑4和向高位的进位位C4直接输入SN74185A进行转换。这样将得到八位5421BCD码。其中高四位最大值为0011,与8421BCD码的值相等,因此不用再转换。只需对低四位进行转换。低四位的转换思路为将各位数字乘以其权重得到十进制数,即:X1D=Y1B×1X2D=Y2B×2X3D=Y3B×4X4D=Y4B×5其中Y1B,Y2B,Y3B,Y4B分别为5421BCD码各位上的数字。再用编码器将X1D,X2D,X3D,X4D14进行编码得到四个二进制码,因为这四个数都小于十,且其和也小于十,所以将

5、这四个转换得到的二进制数相加即可得到低四位的8421BCD码。考虑到最低三位的权重依然分别为4,2,1故可在这三位直接看作最低三位转换后的结果(即8421BCD码),这样只需将第四位(权重为5)进行上述转换,这样就大大减小了电路的复杂程度。其中编码器选用74ls147,并用到两个74ls00与非门。电路图如下:图2译码器方案二电路图比较上述两中方案可以发现第一种方案更加思路更清晰,电路也比较简单,故最终选择方案一。四.设计方案的原理框图、总体电路原理图及说明加法器译码器译码器译码器14图3总体设计原理框图图4

6、总电路图数据输入的实现。两个四位拔码开关可实现两位二进制数的输入。各位经一个上拉电阻接5V电源,开关断开时为高电平,在相应位输入数值“1”,相应位开关闭合时该位为低电平,即输入“0”。74LS283加法器电路。分别对超前进位加法器74LS283的VCC和GND接5V电源和接地加法器即可工作。CO为低位送来的进位位,在此处无低位的进位位,故接低电平。将加数A的各位分别输入74LS283的A0.A1.A2.A3,被加数B的各位分别输入B0.B1.B2.B3进行加法运算。结果由∑1,∑2,∑3,∑4和C4输出,其中

7、C4为向高位的进位位。74LS283引脚图及功能表见附录。SN74185A电路:SN74185A的功能是将加法计算的结果转换为8421BCD码。它亦为有源器件需对其接5V电源和接地。另处/G端为使能端,接低电平使其使能。74LS283输出的∑1不经转换直接作为结果的最低位。∑2,∑3,∑4和C4分别的SN74185A的A,B,C,D端进行转换。Y1~Y8为输出端。将转换即可得到8位8421BCD码。其中∑1,Y1,Y2,Y3为低四位,下一步将转换成十进制的个位;Y4,Y5,Y6,再加一个低电平(即“0”)为高

8、四位,下一步将转换成十进制的十位。因为高四位最大数值为0011故Y6始终输出“0”,本电路中高四位的最高位的低电平也由Y6提供,即Y4,Y5,Y6,Y6组成高四位。Y7,Y8始终输出高电平,在电路中悬空。SN74185A引脚图及功能表见附录。74LS247及数码管电BS204电路:将低四位8421BCD码输入74LS247的输入端A0,A1,A2,A3,输出与BS204数码管的对应脚相接即可将低四位

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