项目二一位十进制加法计算器的逻辑电路设计讲义与制作
项目二一位十进制加法计算器的逻辑电路设计与制作共100页文档
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
项目二一位十进制加法计算器的逻辑 电路设计与制作
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。——只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
项目2一位加法计算器的设计与制作
根据编码的概念，编码器的输入端子数N和输出端子数n应满足 如下关系：
N
≤
2
n
编码器按编码方式不同，可分为普通编码器和优先编码器。按 输出代码的种类不同，又可分为二进制编码器和二-十进制编码器等。
图2-3 三位二进制普通编码器的逻辑图
1．普通编码器 普通编码器的特点是在任一时刻，只允许输入一个编码信号， 否则输出发生混乱。如图2-3所示的电路是用与非门及非门组成的 三位二进制普通编码器的逻辑图。该电路的输入端子数为7，输出 端子数为3。
[项目实施]
工作任务 名称一位加法Biblioteka 算器的设计与制作元器件选择
仪器设备 1．直流稳电源 2．万用表 3．面包板（或者印制电路板和电烙 铁） 4．集成电路测试装置（配16脚和14脚的集成电路插座） 5．示波 器
序 号
型号规 个 序号 名称 型号规格 个数 格 数 6×6×1 2套， 显示译码 按键S1～ 0mm 1 18 5 74LS48 2 器IC6、 S9 （标注 IC7 个 1～9） LED显示 LG5011A 编码器IC1、 2 74LS147 2 6 2 器IC8、 IC2 H IC9 名称 3 六反相器 IC3、IC4 74LS04 2 7 编码器限 流电阻R 1kΩ 18
74LS147的功能见表2-3所示。 表2-3 74LS147的功能表
3．编码器的应用 74LS148优先编码器的功能扩展。 【例2-1】 用两片74LS148优先编码器扩展成为16线-4线优先 译码器。 解设16线-4线优先编码器的编码输入端为 I15 ~ I 0 ，二进制代码 的输出端为 Y ~ Y 0 。
该编码器任何时刻都不允许有两个或两个以上输入信号同时 请求编码，否则输出将发生混乱。
一位十进制BCD码加法器设计
一位十进制BCD码加法器设计计科1001班2010310200523初昌禹2012年3月30日实验目的：熟悉基于EDA平台的电路设计，掌握MAXPLUS的使用，并运用MAXPLUS设计电路图，模拟其工作环境实验原理：MAXPLUS软件能够模拟电路工作的实际情况，给电路设计带来方便实验内容：使用MAXPLUS设计一位十进制BCD码的加法器部件的逻辑原理图：一位全加器FA的逻辑图：实验电路图:图三：波形图：实验步骤：分析一位BCD码进行加分运算的情况，进位或者不进位分成两种情况，而进位又分为两种情况：1）若不进位，则结果直接相加即若仅为信号为0，则不进行其他操作2）若进位，则要进行分析，BCD码只能表示0~9之间的数字，若超过9则要进行进位，而当BCD码之和超过15（16~18）超过四位二进制的表示范围，也要进行进位考虑○1当和的范围是10~15时：画卡洛图得到的表达式是F=S3S Z¬S0+S1S0,依据表达式得到电路图添加到上图中，表达式的逻辑图如图三，当二者和超过10时，例如当和为12时，二进制表示：1100，对其加6修正，修正后结果是1（溢出）0010②当和的范围超过了16时，超过四位二进制的表示范围，这需要对结果进行修正，例如：二者和超过17时，二进制结果是1（溢出）0001，对结果进行修正，这结果是1（溢出）0111，若对结果修正，也要对结果加0110实验的测试数据及测试结果：实验小结：用BCD码表示的十进制加法要对其进行详细分析:①当二者和小于等于9时，无需进位，不用进行其他的任何处理，直接进行加法运算；②当和大于等于10小于等于15时，要对其进行加6修正（+0110）③当合大于等于16时，超过了四位二进制的表时范围对于其结果也要进行加6修正，由于②、③的情况不能同时发生，因此二者的信号不能合并实验中遇到的问题及解决方法：①判断冗余位：1010、1011、1100、1101、1110、1111是冗余位，用卡洛图，判断，卡洛图得到了表达式：F=S3S Z¬S0+S1S0②当和大于等于16时超出四位二进制表示范围，不可能存在冗余位，从而当和大于16时要进行另外的处理实验过程中对波形图文件的编辑还不够熟练，很难正确的画出满足仿真所需要的波形心得体会：通过这此的实验设计大致明白了如何用MAXPLUS,绘制电路图，但是对于电路的仿真多少还是有一些问题，可能是软件的兼容问题，或许下次可以使用其他的仿真软件，同时我也了解了如何去设计加法器，同时对于BCD码也有了进一步的了解。
课程设计-十进制加法计算器设计
课程设计(论文)任务书电气学院电力系统专业12（1 ）班一、课程设计(论文)题目：十进制加法计算器设计二、课程设计(论文)工作自2015年1 月12 日起至2015 年1月16 日止。
三、课程设计(论文) 地点: 电气学院机房10-303四、课程设计(论文)容要求：1．课程设计的目的（1）综合运用单片机原理及应用相关课程的理论知识和实际应用知识，进行单片机应用系统电路及程序设计，从而使这些知识得到进一步的巩固，加深和发展；（2）熟悉和掌握单片机控制系统的设计方法，汇编语言程序设计及proteus 软件的使用；（3）通过查阅图书资料、以及书写课程设计报告可提高综合应用设计能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。
2．课程设计的容及任务课程设计容:利用单片机及一些外围电路设计一个简易的十进制加法计算器，硬件电路设计大概主要包括：键盘电路，显示电路以及复位电路和晶振电路。
软件方面的设计主要包括：LED显示程序设计、数值送显示缓存程序设计、读键子程序设计、运算程序的设计。
课程设计任务：设计一个键盘显示装置，键盘上除了定义0~9共10个数字键外，还要相应的功能健，其它键不定义无响应。
利用此系统可分别输入十进制被加数和加数，实现两个数相加并将结果以十进制形式显示出来。
3.课程设计说明书编写要求（1）设计说明书用A4纸统一规格，论述清晰，字迹端正，应用资料应说明出处。
（2）说明书容应包括（装订次序）：题目、目录、正文、设计总结、参考文献等。
应阐述整个设计容，要重点突出，图文并茂，文字通畅。
（3）报告容应包括方案分析;方案对比;整体设计论述;硬件设计（电路接线，元器件说明，硬件资源分配）;软件设计（软件流程，编程思想，程序注释，）调试结果;收获与体会;附录（设计代码放在附录部分，必须加上合理的注释）（4）学生签名：2015年1月16 日课程设计(论文)评审意见（1）总体方案的选择是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）（2）程序仿真能满足基本要求；满足（）、较满足（）、基本满足（）（3）设计功能是否完善；完善（）、较完善（）、基本完善（）（4）元器件选择是否合理；合理（）、较合理（）、基本合理（）（5）动手实践能力；强（）、较强（）、一般（）（6）学习态度；好（）、良好（）、一般（）（7）基础知识掌握程度；好（）、良好（）、一般（）（8）回答问题是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）、不正确（）（9）程序代码是否具有创新性；全部（）、部分（）、无（）（10）书写整洁、条理清楚、格式规；规（）、较规（）、一般（）总评成绩优（）、良（）、中（）、及格（）、不及格（）评阅人：年月日摘要随着社会科技的发展和进步，计算器因其功能强大而早已成为人们日常生活中必不可少的工具，最简单的计算器就能实现简单的加减乘除运算，这让人们免去了复杂的计算过程，大大提高了工作效率。
十进制加减法数字电路课程设计报告
设计名称：设计一个一位十进制加减法器 设计内容：1、0-9十个字符和“+”“-”分别对应一个按键，用于数据输入。
2、用一个开关控制加减法器的开关状态。
3、要求在数码显示管上显示结果。
设计目的与要求：1、学习数字逻辑等电路设计方法，熟知加减法器、编码器、译码显示的工作原理及特点；2、培养勤奋认真、分析故障和解决问题的能力。
设计环境或器材、原理与说明：环境：利用多功能虚拟软件Multism8进行电路的制作、调试，并生成文件。
器材：74LS283或者4008， 4个异或门（一片74LS86）（减法）；74LS08，3输入或门（加法）设计原理:图1分析：如图1所示，第一步置入两个四位二进制数（要求置入的数小于1010），如（1001）2和（0111）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和7；第二步通过开关选择运算方式加或者减；第三步，若选择加运算方式，所置数送入加法运算电路进行运算，同理若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算；第四步，前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。
设计过程（步骤）或程序代码： 实验电路：1:减法电路的实现：（1）：原理：如图1所示（如下），该电路功能为计算A-B 。
若n 位二进制原码为N 原，则与它相对应的补码为N 补=2n -N 原，补码与反码的关系式为N 补=N 反+1，A-B=A+B补-2n=A+B反+1-2n(2)：因为B○+1= B非，B○+0=B，所以通过异或门74LS86对输入的数B求其反码，并将进位输入端接逻辑1以实现加1，由此求得B的补码。
加法器相加的结果为：A+B反+1，(3)：由于2n=24=(10000)2,相加结果与相2n减只能由加法器进位输出信号完成。
当进位输出信号为1时，它与2n的差为0；当进位输出信号为0时，它与2n差值为1，同时还要发出借位信号。
因为设计要求被减数大于或等于减数，所以所得的差值就是A-B差的原码，借位信号为0。
十进制加法计数器课程设计
实验十九 计数、译码、显示电路一、实验目的1、掌握中规模集成计数器74LS90的逻辑功能。
2、学习使用74LS48、BCD译码器和共阴极七段显示器。
3、熟悉用示波器测试计数器输出波形的方法。
二、 实验原理计数、译码、显示电路是由计数器、译码器和显示器三部分电路组成的，下面分别加以介绍。
1、计数器：计数器是一种中规模集成电路，其种类有很多。
如果按各触发器翻转的次序分类，计数器可分为同步计数器和异步计数器两种；如果按照计数数字的增减可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种；如果按计数器进位规律可分为二进制计数器、十进制计数器、可编程N进制计数器等多种产品。
常用计数器均有典型产品，不须自己设计，只要合理选用即可。
本实验选用74LS90二—五进制计数器，其功能如下表所示。
6263（1） R 0(1)和R 0(2)为直接复位端，R 9(1)和R 9(2)为直接置位端，可以预置数字“9”（Q D = Q A = 1，Q B = Q C = 0）。
（2） A 为二分频计数器的输入，Q A 的输出频率为CP A 的1/2。
B 为五进制计数器的输入，把Q A 输出作为五进制计数器B 的输入，即构成8421BCD 码十进制计数器。
2、 译码器：这里所说的译码器是将二进制数译成十进制数的器件。
我们选用的74LS48是BCD 码七段译码器兼驱动器。
其外引线排列图和功能表如下所示。
1234567891011121314GNDVCC 74LS48B1615CLTBI/RBORBIDAgabcdef十进制数 或功能输 入LT RBI D C B A 0123H H H H H X X X L L L L L L L H L L H L L L H H BI/RBO H H H H 输 出a b c d e f g H H H H H H L L H H L L L L H H L H H L H H H H H L L H 字 型注4567H H H H X X X X L H L L L H L H L H H L L H H H H H H H L H H L L H H H L H H L H H L L H H H H H H H H L L L L H H H X X X H L L L H L L H H L H L H H H H H H H H H H H H H L L H H L L L H H L H L L H H L L H 891011H X H L H H H H H H X X X H H L L H H L H H H H L H H H L H L L L H H H L L H L H H L L L H H H H L L L L L L L 12131415H X H H H H H 1BI RBI LTX H LX XL X X X X X X X XL L L L L L HL L L L L L L L L L L L L L H H H H H H H2 34（1） 要求输出数字0～15时，“灭灯输入”（BI ）必须开路或保持高电平。
项目二一位十进制加法计算器的逻辑电路设计与制作
任务二 译码器逻辑电路设计与制 作
【实践活动】 实践活动】 3.实践仪器与元件 实践仪器与元件
万用表、电烙铁、七段显示译码器 一片， 万用表、电烙铁、七段显示译码器74LS48一片，按钮开关 一片 4只，LED4数码管 个，电阻、电容若干，导线，焊接板 数码管1个 电阻、电容若干，导线， 只 数码管 或面包板）， ），焊锡丝 （或面包板），焊锡丝
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任务二 译码器逻辑电路设计与制 作
【知识链接1：译码器的基本知识】 知识链接 ：译码器的基本知识】
2.三线 八线译码器 三线-八线译码器 三线 功能是将3位并行输入的二进制代码 根据译码要求，选择8 位并行输入的二进制代码， 功能是将 位并行输入的二进制代码，根据译码要求，选择 个输出中的一个输出译码信息。典型的三线-八线译码器是 个输出中的一个输出译码信息。典型的三线 八线译码器是 74LS138. 74LS138有3个地址输入端 、B、C，它们共有8种状态的组 有 个地址输入端A、 、 ，它们共有 种状态的组 个地址输入端 合，即可译出8个输出信号 0~Y7。 即可译出 个输出信号Y 个输出信号 74LS138的引脚排列见图2-6，功能表见表2-4。 的引脚排列见图 ，功能表见表 。 的引脚排列见 可用两片3~8线译码器 线译码器74LS138构成 构成4-16线译码器，其具体 线译码器， 可用两片 线译码器 构成 线译码器 连接如图 所示 所示。 连接如图2-7所示。
3.实践活动要求 实践活动要求
要求每人用逻辑门设计BCD编码器的控制电路，并在焊接板 编码器的控制电路， 要求每人用逻辑门设计 编码器的控制电路 或面包板）上将设计的电路搭建起来， （或面包板）上将设计的电路搭建起来，然后调试并实现所要 求的功能。 求的功能。
设计一个一位十进制加减法++数字电路课程设计报告
课程设计报告课程：微机系统与接口课程设计学号：姓名：班级：教师：******大学计算机科学与技术学院设计名称：设计一个一位十进制加减法器日期：2010年1月 23日设计内容：1、0-9十个字符和“+”“-”分别对应一个按键，用于数据输入。
2、用一个开关控制加减法器的开关状态。
3、要求在数码显示管上显示结果。
设计目的与要求：1、学习数字逻辑等电路设计方法，熟知加减法器、编码器、译码显示的工作原理及特点；2、培养勤奋认真、分析故障和解决问题的能力。
设计环境或器材、原理与说明：环境：利用多功能虚拟软件Multism8进行电路的制作、调试，并生成文件。
器材：74LS283或者4008， 4个异或门（一片74LS86）（减法）；74LS08，3输入或门（加法）设计原理:图1二进制加减运算原理框图分析：如图1所示，第一步置入两个四位二进制数（要求置入的数小于1010），如（1001）2和（0111）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和7；第二步通过开关选择运算方式加或者减；第三步，若选择加运算方式，所置数送入加法运算电路进行运算，同理若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算；第四步，前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。
设计过程（步骤）或程序代码：实验电路：1:减法电路的实现：（1）：原理：如图1所示（如下），该电路功能为计算A-B。
若n位二进制原码为N原，则与它相对应的补码为N补=2n-N原，补码与反码的关系式为N补=N反+1，A-B=A+B补-2n=A+B反+1-2n(2)：因为B○+1= B非，B○+0=B，所以通过异或门74LS86对输入的数B求其反码，并将进位输入端接逻辑1以实现加1，由此求得B的补码。
加法器相加的结果为：A+B反+1，(3)：由于2n=24=(10000)2,相加结果与相2n减只能由加法器进位输出信号完成。
当进位输出信号为1时，它与2n的差为0；当进位输出信号为0时，它与2n差值为1，同时还要发出借位信号。
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二进制编码器。这种编码器有一个特点：任何时刻只允许输 入一个有效信号，不允许同时出现两个或两个以上的有效信 号，因而其输入是一组互相排斥的变量。 观以3位二进制编码器为例，分析编码器的工作原理。图2-1 所示是3位二进制编码的框图，它的输入是I0~I7这8个高电平 信号，输出是3位二进制代码Y2、Y1、Y0.为此，又把它叫做 8-3线编码器。输出与输入的对应关系如表2-1所示。
在电路输入端按下代表0~9的任何一个按钮开关，在输出端， LED就会显示与该十进制数对应的二进制数值。任何时刻只允 许输入一个有效信号。
3.实践活动要求
要求每人用逻辑门设计BCD编码器的控制电路，并在焊接板（ 或面包板）上将设计的电路搭建起来，然后调试并实现所要求 的功能。
4.实践仪器与元件
路，如图2-3所示。
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任务二 译码器逻辑电路设计与制 作
【技能目标】 能设计并使用译码器。
【知识目标】 （1）掌握编码技术。 （2）掌握集成LED译码器的使用方法。
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任务二 译码器逻辑电路设计与制 作
【实践活动】 1.实践活动任务描述
设计制作二-十进制译码显示电路：以七段显示译码器 74LS48为核心制作十进制数译码显示电路，电路的输入端是 4个74LS48连接的按钮开关，通过这4个按钮开关输入一个 4位二进制数，这个二进制数经74LS48译码后驱动后端的 LED数码管显示对应的十进制数字。
项目二一位十进制加法 计算器的逻辑电路设计 与制作
精品
任务一 BCD编码器的逻辑电路设 计与制作
【技能目标】 能设计并制作BCD码编码器。 【知识目标】 掌握编码技术。 【实践活动】 1.实践活动内容
BCD编码器实验。
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任务一 BCD编码器的逻辑电路设 计与制作
【实践活动】
2.实践活动任务描述
万用表、电烙铁、按钮开关10只，红色LED4只，集成逻辑门 若干，电阻、电容若干，导线，焊接板（或面包板），焊锡丝
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任务一 BCD编码器的逻辑电路设 计与制作
【实践活动】 5.活动提示
（1）LED正、负板间加正向电压时导通，一般电压大于2V 时发光，不加电压或加反向电压时不导通，LED不亮，应与 LED串联一100~1000 Ω的电阻保护LED不致因过流而损坏 。
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任务一 BCD编码器的逻辑电路设 计与制作
【实践活动】
根据以上真值表，无需绘制卡诺图，可以直接推导8-3线编码 器的逻辑表达式。
根据以上逻辑表达式可以绘制出8-3线编码器的逻辑电路。如 图2-2。
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任务一 BCD编码器的逻辑电路设 计与制作
【实践活动】
2.BCD编码器 将十进制数0~9这10个信号编成二进制代码的电路叫二-十进
（2）10个按钮开关代表0~9这10个十进制数，输出4个信号 控制4个LED的显示。
（3）此设计为组合逻辑，用集成逻辑门实现，设计方法可见 后面的知识链接。
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任务一 BCD编码器的逻辑电路设 计与制作
【知识链接：编码器的基本知识】
按照被编码信号的不同特点和要求，有二进制编码器、二-十 进制编码器、优先编码器之分。一下着重介绍二进制编码器 和BCD编码器。
2.实践活动要求
要求每人用74LS48译码器设计二-十进制译码显示电路， 并在焊接板（或面包板）上将设计的电路搭建起来，然后调 试并实现所要求的功能。
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任务二 译码器逻辑电路设计与制 作
【实践活动】 3.实践仪器与元件
万用表、电烙铁、七段显示译码器74LS48一片，按钮开关 4只，LED4数码管1个，电阻、电容若干，导线，焊接板（ 或面包板），焊锡丝
4.活动提示
（1）务必详细阅读74LS48芯片说明书，正确连接按钮开 关和数码管。
（2）此设计为组合逻辑，用集成逻辑电路实现，设计方法 可见后面的知识链接。
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任务二 译码器逻辑电路设计与制 作
【知识链接1：译码器的基本知识】
译码是编码的逆过程，它的功能是将具有特定含义的二进制 码进行辨别，并转换成控制信号，具有译码功能的逻辑电路 称为译码器。
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任务二 译码器逻辑电路设计与制 作
【知识链接2：LED数码管及其驱动电路】
LED数码管（也称发光二极管数码管）是用显示数字、文字 和符号的常用器件。如图2-8所示。
LED数码管根据管内PN结的连接方式不同，可分为共阴数码 管和共阳数码管两种。共阴数码管就是管内所有PN结的阴极 都连在一起，如图2-9（a）所示。使用时应将共阴端接低电 平，阳极接显示译码器的哥哥输出端。共阳数码管就是管内 所有PN结的阳极都连在一起，如图2-9（b）所示。使用时应 将共阳端接高电平，阴极接显示译码器的各个输出端。
任务二 译码器逻辑电路设计与制 作
【知识链接1：译码器的基本知识】
由真值表可以推导出二-十进制译码器的逻辑表达式：
根据以上逻辑表达式，可以绘制出二-十进制译码器的逻辑电路 ，如图2-5所示。
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任务二 译码器逻辑电路设计与制 作
【知识链接1：译码器的基本知识】
2.三线-八线译码器 功能是将3位并行输入的二进制代码，根据译码要求，选择8
制BCD编码器。它和二进制编码器特点一样，任何时刻只允 许输入一个有效信号。
本项目的任务是要实现一个十进制8421BCD编码器，因输入 变量相互排斥，可直接列出编码表如表2-2所示。将表中各位 输出码为1的相应输入变量相加，便可得到编码器的各输出表 达式：
根据以上逻辑表达式可以绘制出8421BCD码编码器的逻辑电
个输出中的一个输出译码信息。典型的三线-八线译码器是 74LS138. 74LS138有3个地址输入端A、B、C，它们共有8种状态的组 合，即可译出8个输出信号Y0~Y7。 74LS138的引脚排列见线译码器，其具体 连接如图2-7所示。
1.二-十进制译码器 二-十进制译码器（见图2-4）是最基本的二进制译码器，它
有4个输入端，需要译码的4位二进制代码从这里并行输入； 有10个译码输出端。功能是将4位并行输入的二进制代码， 根据译码要求，选择10输出中的一个输出译码信息。 表2-3所示为二-十进制译码器的真值表。
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