一位加法器的设计

1、课程设计的目的

课程设计是某门课程的总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一实际问题的基本训练，加深对该课程知识的理解。在整个教学计划中,它起着培养学生独立工作能力的重要作用。

通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力:

（1）.查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；

（2）.方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力；

（3）.迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力；

（4）.用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。

2.课程设计的题目描述与要求

题目:一位加法器

我们要设计一个两个十进制数加法器(含进位位)，其中十进制数编码为8421码。十进制数加法可首先转换为二进制加法来执行。然后，若得到的和大于9，则产生一个进位值，并在得到的和值上加6(这是用来补足未使用的六种输入组合)。

要求：（1）利用基本逻辑门电路和编码器，译码器及计数器完成电路（2）用LED管显示

3.课程设计报告内容

3.1设计方案的选定与说明

要设计一个一位加法器，我选用了两片全加器74LS83芯片，一片与非门74LS00芯片，一片三输入的与非门74LS10芯片，两片74HC4511七段显示译码器和两个LED显示器。

3.2论述方案的各部分工作原理

（1）.显示译码器：

发光二极管构成的七段显示器有两种，共阴极和共阳极电路，共阴

极电路中，七个发光二极管的阴极连在一起接低电平，需要某一段发光，就将相应二极管的阳极接高电平。共阳极显示器的驱动则刚好相反，七段LED数码管的原理图如图1所示，具有4个输入端，7个输出端。如显示译码器74HC4511。图 2为共阳共阴极接法。其功能表见表1。

图 1

(a)共阳极接法（b）共阴极接法

表1

（2）.74LS83:

74LS83是四位全加器。管脚图如图3所示。。

图 3

（3）.74LS00：

从属于TTL门系列.它是一个内部含有四个双输入的与非门芯片.其14脚接+5v电压;7脚地;

当 AB都为高电平"1"时输出为高电平"0";当AB都为低电平"0"时输出为高电平"1"; 当AB异同时:即,一个为低电平"0" 一个为高电平"1"时输出为高电平"1"。引脚图见图4，逻辑图见图5，真值表见表2：

图4

图5

表2

（4）.74LS10：

74LS10是常用的三3输入与非门电路，在数字电路和单片机系统中常用,74LS10可与7410 CT4010 DG74LS10 SD74LS10 等芯片直接代换。这个与非门的功能是实现Y=ABC。其引脚图见图6，逻辑图见图7，真值表见表3。

Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y

┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐

│14 13 12 11 10 9 8│

）│

│ 1 2 3 4 5 6 7│

└┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘

1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND

图6

图7

表3输入输出

A B C Y

0 0 0 0 0 1 0 1 0

0 1 1

1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1

3.3相关的计算；

十进制数加法可首先转换为二进制加法来执行。然后，若得到的和大于9，

则产生一个进位值，并在得到的和值上加6(这是用来补足未使用的六种输入组合)。例如：

0 1 1

0011 3 0111 7 1000 8

0101 5 0101 5 1001 9

0 1000 8 0 1100 -- 1 0010 1 2

和≤9 0110 6 0110 6

无校正 1 0010 1 2 1 1000 1 8

3.4设计方案的图表

我们用二进制加法器对两数相加，并看其和是否大于10。若和大于10，则必须在结果处加6(0110)。十进制加法器共使用了两个二进制加法器，其框图见图 8。进位检测电路检测的是第一个加法器(包括进位)的输出。若其输出大于9，则检测电路输出1。这就是十进制加法器的进位输出，同时也是校正指示位。当进位输出为1时，第一个加法器得到的结果加6；当进位输出为0时，第一个加法器得到的结果加0。进位检测电路的卡诺图见图9。

图 8

图 9

用两片四位全加器74LS83和门电路设计一位8421BCD码加法器

由于一位8421BCD码数A加一位数B有0～18这19种结果。而且由于显示的关系，当大于9的时候要加六转换才能正常显示，所以设计的时候有如下真值表4：

表4

由表4我们可以算出Y 的表达式 由前16项有

C O

S 3

S 2

S 1

S 0

Y

数的大小

8 4 2 1 0 0 0 0 0 0 0 没有超过

9

0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 2 0 0 0 1 1 0 3 0 0 1 0 0 0 4 0 0 1 0 1 0 5 0 0 1 1 0 0 6 0 0 1 1 1 0 7 0 1 0 0 0 0 8 0 1 0 0 1 0 9 0 1 0 1 0 1 10 需要转换

0 1 0 1 1 1 11 0 1 1 0 0 1 12 0 1 1 0 1 1 13 0 1 1 1 0 1 14 0 1 1 1 1 1 15 1 0 0 0 0 0 16 1 0 0 0 1 0 17 1 0 0 1 0 0 18 1 0 0 1 1 0 19 无关项

1 0 1 0 0 0 20 1 0 1 0 1 0 21 1 0 1 1 0 0 2

2 1 0 1 1 1 0 2

3 1 1 0 0 0 0 2

4 1 1 0 0 1 0 2

5 1 1 0 1 0 1 2

6 1 1 0 1 1 1 2

7 1 1 1 0 0 1 2

8 1 1 1 0 1 1 2

9 1 1 1 1 0 1 30 1

1

1

1

1

1

31