简易加减计算器

河南城建学院河南城建学院

数字逻辑电路课程设计报告

简易加减计算器设计

姓名: 张凯

学号: 061408255 专业班级: 计算机科学与技术指导老师: 樊晓虹、周焱、赵红梅、梁成武所在院系: 计算机科学与工程系

2010年9月 3 日

河南城建学院本科课程设计报告

摘要

这次的课程设计的任务是设计一个具备加减运算功能的电路，能够通过开关控制进行加法计算和减法计算，并利用LED灯显示计算结果。通过对计数器功能的研究和上网查了多方面的资料。我们拟定了如下的设计方案:该方案主要有3个主要版块组成:编码输入电路、加减运算电路和显示电路。输入电路: 我们通过开关的闭合和开通来代表电平的高地位继而代表0和1来输入所要计算的十进制数字。

加减运算电路:

加减运算电路主要由,,,,1,,(双全加器)的级联电路组成。通过异或门将原码全部转换为补码，然后采用个位和个位相加，十位和十位的相加的原则，将两个的个位的代码送入到一个加法器中，将进位依次传递。但是加法器只可以做加法运算，不满足我们的设计要求，于是我们将减法也变成加法进行运算，运算都走补码，最后再将结果在转换为原码，通过LED灯显示出来。

显示电路:

显示电路时通过7段显示译码器来实现的。

河南城建学院本科课程设计报告

指导教师评语:

课程设计成绩评定

成绩等级:

指导教师签字:

年月日

一(概

述 ..................................................................... . (5)

1.1 设计题

目 ..................................................................... . (5)

1.2 设计任务和要

求 ..................................................................... .. 5

1.3 设计方

案 ..................................................................... ............. 5 二(系统总体方

案 ..................................................................... (7)

2.1 输入电路设

计 ..................................................................... .. (7)

2.2 加减运算电

路 ..................................................................... .. (7)

2.3显示电

路 ..................................................................... . (8)

2.4总体电路的设

计 ..................................................................... .. (9)

三(软件仿

真 ..................................................................... (10)

3.1仿真结

果: .................................................................... ........... 10 四(设计体

会 ..................................................................... (11)

参考文

献: .................................................................... .. (11)

概述

1.1 设计题目

简易加减法计数器设计

1.2 设计任务和要求

1、选器件制作一个简易计算器实现二位以下十进制数的加减计算

2、一步掌握数字电子技术课程所学的理论知识。

3、熟悉几种常见加法器器芯片、门电路和7段LED显示芯片的连接和应用。

掌握其工作原理及其使用方法，并能够熟的练将其组合连接，使其构成

简单的加减计算器，实现二位以下的十进制数的加减计算。

4、数字系统设计的基本思想方法，学会科学分析和解决问题，培养认真严

的工作作风和实事求是的工作态度。

1.3 设计方案

方案有三大块组成:编码输入电路、加减运算电路和显示电路。

编码输入电路:

我们通过开关的闭合和开通来代表电平的高地位继而代表0和1来输入所要计算的十进制数字，每位十进制数用4为二进制代码表示。并通过LED灯

转化为可显示的十进制数来体现输入的易操作性。

加减运算电路:

加减运算电路主要由,,,,1,,(双全加器)和进位信号门电路组成。

因为正数的补码和原码相同，负数的补码是在反码基础上加1，所以通过异

或门将输进来的十进制数全部转换为补码形式，然后送入全加器，个位与个位相加十位与十位相加，结果按高低位一次将进位通过级联全加器传递。得到的结果仍是正确结果的补码，(正数的补码和原码相同)同时还考虑到在

负数求补码是可能会产生进位，于是在通过门电路转换补码后仍要将结果通过级联全加器，转换为原码。最后得到正确结果。

显示电路

显示电路主要由7段显示译码器构成，将加减运算电路计算所得的运算结果每4为输入到一块,,,,芯片中，按高低位排列就得到了我们所需要的十进制的运算结果了。

系统总体方案

2.1 输入电路设计

输入电路主要是通过开关来控制输入的数字，利用4位2进制来代表一位10

进制数来进行输入。并区分十位和个位。十位和个位分别通过对应的LED灯明确的显示出来。

输入电路

2.2 加减运算电路

运算电路主要是通过芯片74LS183的级联来实现的，加法比通过全加器级联实现运算。对于减法的运算，则通过将原码用异或门电路转换为对应的补码，然后变为加运算来实现减运算。最后将计算的补码在通过门电路转换为原码。

加减运算电

2.3显示电路

显示电路主要是通过7段显示译码器来实现的。如下图

2.4总体电路的设计

通过把输入电路，加减运算电路和显示电路整合到一起就得到了如下图所示的整体的电路图。

整体的电路图

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软件仿真

3.1仿真结果:

河南城建学院本科课程设计报告

设计体会

这次课程设计是我第一次将课本上的理论知识以电路板的形式在实践中完成。让我深刻感受到理论上的知识与实际的电路实现是有很大区别的。这次在课程设计中出现的问题，使我知道了我所学的专业必须经过多实践才能真正的掌握。

在电路图设计的时候在网上我查到了一个方案，但是在看了那个方案后我觉得他虽然能实现加法和减法的运算，但是当是小数减大数的时候结果将出现补码，而并不是原码。而且不能表示最高位和符号位。于是我开始自己设计这个电路，使加法和减法电路能很好地融合在一起。网上的设计方案解决了加减法输入的切换。我设计的重点就在加减法输出的整合上。使电路即能解决减法计算时出现的补码问题，又能在加法时显示进位，减法时显示符号位，并且共用输出端。利用真值表我顺利的完成了设计的目标，理论知识第一次有了成功的运用。

最后在解决了所有这些问题后我们的电路终于可以正确的工作了，那一刻我们是多么的兴奋。这一次课程是很有意义的一次课程设计。我第一次在课程设计上感受到了自己所学的知识，而不是机械的制作。同时也摆正了自己对课程设计的态度，由从前的抵触到现在的喜欢。

参考文献:

《数电电子设计技术基础》高等教育出版社阎石主编

《电工与数字电子技术实验》

《数字电路与逻辑设计》西安电子科技大学出版社蔡良伟主编

网路上的各种资料