数字电路加法运算电路设计方案.doc

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1、数字电路加法运算电路设计方案1设计任务描述1.1设计题目：加法运算电路1.2设计要求1.2.1设计目的(1)掌握1位十进制加法运算电路的构成，原理和设计原理；(2)熟悉集成电路的使用方法。1.2.2基本要求(1)设计键盘以及编码电路；(2)设计加数寄存器A和被加数寄存器B单元；(3)实现4bit二进制码加法的BCD调整；(3)用数码管以十进制形式显示最后运算结果。1.2.3发挥部分(1)拓展十进制减法；(2)MR存储运算中间值；(3)其他。2设计思路根据此次课程设计的要求，我设计的简单计算器包括两大部分：加法计算部分，减法计算部分。其中加法计算部分由五个部分组成，键盘及编码电路

2、、加数寄存器A和被加数寄存器B、加法运算电路、4bit二进制码加法的BCD调整和译码显示器。减法计算部分和加法计算部分共用同一个键盘，其他部分由反相器，求补逻辑电路以及相应的译码显示器组成。其中有几个难点：如何实现2位十进制和怎样利用寄存器把数据传输到加法器中。因为经键盘及编码器输出的是2进制数，那么寄存器接受并输出的数据也是2进制数，所以加法器输出的数据应是8421BCD码，使显示装置最终显示十进制数。因为1位十进制数的8421BCD码与二进制数表现形式相同，但2位十进制数的8421BCD码与二进制数不同，所以我设计的加法运算装置是由两个74S283N芯片来实现2位十进制数的

3、输出。原理是让第二个芯片的一个输入端接第一个芯片的输出端，另一个输入端进行对第一个芯片的运算结果进行判断，大于等于10时输入6即2进制数的0110，反之输入0。输出结果即为2位十进制数的8421BCD码。寄存器的设计是由一个74LS374N芯片和两个74S194N芯片组成的，其中两个74S194N芯片并联后与74LS374N芯片串联。74LS374N芯片的脉冲由键盘的数字键提供，使得按下数字键后该寄存器就存储输入的数字，并通过译码显示器显示。两个74S194N芯片的脉冲分别由键盘的+号和=号提供，分别存储加数与被加数并输入到第一个74S283N芯片中运算。最后通过译码显示器显示

4、运算结果。当对应数字的开关被按下后，译码器显示数字同时将数字存到寄存器中。然后经过加法运算，对运算结果进行BCD调整，最后显示运算结果。1键盘及编码电路：用开关及电阻组成键盘部分，用10-4线BCD优先编码器74147及四个非门组成编码电路，实现将0-9转化成二进制数。2加数寄存器A和被加数寄存器B：由4位并行寄存器74LS175实现对数据的存储，用2个4双向模拟开关4066、开关及非门判断是将二进制数存储到加数寄存器A还是被加数寄存器B。3加法运算电路：用集成4位超前进位加法器74HC283对加数和被加数进行运算。44bit二进制码加法的BCD调整：用4位数值比较器74HC8

5、5对和进行比较、控制加法器是加0还是加6从而达到调整的目的。5译码显示器：将8421BCD码通过译码显示器转化成十进制数并显示出来。3设计方案数字键盘门控寄存器寄存器加法器显示译码器4各部分电路设计及参数计算4.1键盘部分电路的设计图4.1键盘部分电路本电路中的数字键盘与开关控制键盘的设计是利用一个5伏电压产生高电平端，另一端与地相接，当开关即数字键盘0到9被按下接通时，有低电平输入信号产生，另一方面由控制开关J1的断开与连接并先后储存两个信号（加数和被加数）进不同的寄存器A和B。由编码器进行编码，进行接下来的程序。4.2编码电路的设计图4.2.1编码电路图4.2.2寄存器74

6、LS374N与键盘连接电路图上图为74LS147N编码器，是低电平有效的器件，当在键盘上按下相应的按键时便会有相应的电信号输入到编码器中，编码器接收的电信号就会把其经过编码后输出8421BCD码，它由9个输入端和4个输出端构成数据传输，可以对1到9的数字进行编码。4.3寄存器部分电路4.3.1寄存器74LS374N的电路设计及工作原理图4.3.1寄存器74LS374N与键盘连接电路图在以上例图中，我们可以看到，74LS374N译码器由8个输入端、8个输出端、CP端及高阻态端构成。这里我们用到了4个输入端、四个输出端及CP端，其中CP端与键盘的数字键相连接，输入端与编码器相连接。

7、当按下键盘的数字键时编码器把数据传输到寄存器中，同时数字键接通与断开的信号相当于一个脉冲使寄存器可以输出数据，即按哪个数字键寄存器就会同时输出那个数字的2进制数4.3.2寄存器74LS194N电路设计及工作原理在运算过程中，当我们通过键盘，用74LS374N把加数输出后，按下键盘的加号键（即开关J2），此时加数寄存器有了一个脉冲信号；把加数输出，使其进入加法器中；在74LS374N将被加数输出后，按下等号键（即开关J11）,此时被加数寄存器得到一个脉冲信号把被加数输出到加法器中。该电路图是两