一位减法器的设计Word格式.docx
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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.课程设计题目描述和要求
2.1题目描述:
本次课程设计是设计一个一位减法器。
任意输入两个一位数通过减法器进行减法运算。
2.2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。
所设计的一位减法器由
计数器是一种应用十分广泛的时序电路,除用于计数,分频外,还广泛用于数字测量,运算和控制,从小型数字仪表,到大型数字电子计算机,几乎无所不在,是任何现代数字系统中不可缺少的组成部分。
计数器可利用触发器和门电路构成.但在实际工作中,主要是利用集成计数器来构成.在用集成计数器构成N进制计数器时,需要利用清零端或置数控制端,让电路跳过某些状态来获得N进制计数器。
(1)但根据要求及设计的简单,此设计方案采用集成电路实现,
设计框图如下图所示:
(2)逻辑函数表达式
1.补码加减运算的基本公式
补码加法的基本公式为:
整数
[A]补+[B]补=[A+B]补
(mod2n+1)
小数
(mod2)
即补码表示肋两个数在进行加法运算时,可以把符号位与数位同等处理,只要结果不超出机器能表示的数值范围,运算后的结果按2n+1取模(对于整数);
或按2取模(对于小数),就能得到本次加法的运算结果。
2.对于减法
因A-B=A+(-B)
则[A-B]补=[A+(-B)]补
由补妈加法基本公式可得:
[A-B]补=[A]补+[-B]补
(mod2n+1)
(mod2)
因此,若机器数采用补码,当求A-B时,只需先求[-B]补(称[-B]补为“求补”后的减数),就可按补码加法规则进行运算。
而[-B]补由[B]补连同符号位在内,每位取反,末位加1而得。
3.2论述方案的各部分工作原理;
(1)键盘输入器
如图1所示:
图1键盘输入逻辑电路
键盘真值表:
对真值表和逻辑电路进行分析,可得知:
①该编码器为输入低电平有效;
②在按下S0-S9中任意一个键时,即输入信号中有一个为低电平时GS=1,表示有信号输入,GS=0,则无信号输入。
(2)74LS161四位二进制同步加法计数器
74LS161的引脚图如图2所示:
图274LS161引脚图
CP:
计数器脉冲输入端,上升沿触发。
Cr:
异步清零端(复位端),低电平有效。
A,B,C,D:
预置数并入数据输入端。
LD:
同步预置数据控制端,低电平有效。
当控制端有效时,在时钟脉冲作用下,一次性将并入口数据送到输出端。
S1,S0:
工作状态使能端,S1·
S0=0时计数器处于保持状态;
S1·
S0=1时计数器处于加法计数状态。
QD,Qc,QB,QA:
计数器四位输出端。
Qcc:
进位输出端,当QD·
QC·
QB·
QA·
S1=1时,Qcc端输出高电平。
输入
输出
CP
S1
S0
D
C
B
A
QD
QC
QB
QA
QCC
清零
X
送数
↑
1
d
c
b
a
0-1
计数
二进制加法计数
保持
不变
74LS161功能表:
(3)CC4518双四位异步BCD码加法计数器
CC4518的内部逻辑图和引脚部局图如图3所示:
图3CC4518逻辑图与引脚部局图
异步清零端(复位端),高电平有效。
CP,EN:
计数器工作状态控制与时钟脉冲输入端。
QD,QC,QB,QA:
计数器四位数据输出端。
CC4518逻辑功能表:
Cr
EN
BCD码加法计数
↓
利用已有的中规模集成计数器,经过外电路的不同连接,可以很方便地获得任意进制计数器。
当然,这个“任意”必须限制在已有计数器的计数范围内。
任意进制计数器的设计思想是:
假定已有N进制计数器,而需要得到M进制计数器。
在N>
M的条件下,只要设法使N进制计数器在顺序计数过程中跳越N—M个状态,就可获得M进制计数器。
实现这种状态跳越的方法,常用反馈复位法(清零法)和反馈置位法(置数法)两种。
反馈复位法是控制已有计数器(设模为N)的异步清零端来获得任意进制(模为M)计数器的一种方法。
其原理是:
假设已有计数器从初始状态S0(通常是触发器全为0的状态)开始计数,当接受到M个计数脉冲后,电路进入SM状态,如果这时利用SM的二进制代码通过组合电路产生异步清零信号,并反馈到已有计数器的清零端,于是电路仅在SM状态短暂停留后就立即复位到S0状态,这样就跳越了N—M个状态而获得M进制计数器。
反馈置位法是控制已有计数器的预置控制端(当然以计数器有预置数功能为前提)来获得任意进制计数器的一种方法。
利用给计数器重复置入某个数值(可以是最小值,也可以是最大值)的方法来跳越N—M个状态,从而获得M进制计数器。
(4)74LS283四位二进制超前进位全加器
简要说明:
283为具有超前进位的4位全加器,283可进行两个4位二进制数的加法运算,每位有和输出Σ1~Σ4,进位由第四位得到C4.
引出端符号:
A1–A4运算输入端
B1–B4运算输入端
C0进位输入端
Σ1–Σ4和输出端
C4进位输出端
引脚图如图4所示:
图474LS283引脚图
74LS283功能表:
C(n-1)
An
Bn
∑n
Cn
(5)74424线-10线译码器(BCD输入)
简要说明42为BCD-十进制译码器,共有54/7442、54/74LS42两种线路结构型式
地址(A0-A3)按BCD编码,在输出端(-Y0--Y9)以低电平译出,当A0-A3为无效的输入状态时,所有输出端均为高电平。
引出端符号:
A0-A3译码地址输入端
Y0-Y9十进制输出端(低电平有效)
引脚图如图5所示:
图57442引脚图
7442功能表:
BCD输入
DCBA
十进制输出
0123456789
01234
0000
0001
0010
0011
0100
0111111111
1011111111
1101111111
1110111111
1111011111
5
6
7
8
9
0101
0110
0111
1000
1001
1111101111
1111110111
1111111011
1111111101
1111111110
I
N
V
L
1010
1011
1100
1101
1110
1111
1111111111
(6)LED显示器
如下图6所示:
常见的数码管由七个条状和一个点状发光二极管管芯制成,叫七段数码管,根据其结构的不同,可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。
根据管脚资料,您可以判断使用的是何总接口类型.
LED数码管是由发光二极管构成的,亦称半导体数码管。
将条状发光二极管按照共阴极(负极)或共阳极(正极)的方法连接,组成“8”字,再把发光二极管另一电极作笔段电极,就构成了LED数码管。
若按规定使某些笔段上的发光二极管发光,就能显示从0~9的…系列数字。
同荧光数码管(VFD)、辉光数码管(NRT)相比,它具有:
体积小、功耗低、耐震动、寿命长、亮度高、单色性好、发光响应的时间短,能与TTL、CMOS电路兼容等的数显器件。
4.总结
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对我们的实际工作能力的具体训练和考察过程。
回顾起此次课程设计,至今我仍感慨颇多,的确,自从拿到题目到完成整个设计,从理论到实践,在整整半个月的日子里,可以学到很多很多的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对一些前面学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,比如说555定时器,计数器……通过这次课程设计之后,我把前面所学过的知识又重新温故了一遍。
我做的是一位减法器,虽然是很简单的东西,但对我一个初学者来说却是一个很大的困难。
更加是第一次做课程设计,所以第一天下午在机房做了一个下午却丝毫没有进展,最主要是不知从何开始,这个时候才知道上课老师们不厌其烦的教导是多么的宝贵,这个时候才后悔上课的时候没有认真的听讲。
在这里我要感谢老师和同学对我的帮助,特别是两位老师,如果没有他们的耐心辅导,我想我都不一定能完成。
我由衷的说一声:
谢谢你们!
在课程设计过程中,收获知识,提高能力的同时,我也学到了很多人生的哲理,懂得怎么样去制定计划,怎么样去实现这个计划,并掌握了在执行过程中怎么样去克服心理上的不良情绪。
因此在以后的生活和学习的过程中,我一定会把课程设计的精神带到生活中,不畏艰难,勇往直前!
参考书目:
(五号,宋体加粗)
[1]康华光,邹寿彬,秦臻,《电子技术基础》数字部分(第五版),北京,高等教育出版社,2009年
[2]阎石,《数字电子技术基础》(第五版),北京,高等教育出版社,2008年
[3]许莉娅,《数字电路逻辑与设计》,北京,北京理工大学出版社,2006
[4]秦曾煌,《电工学(第7版)(上册)电工技术》(第七版),北京,高等教育出版社,2009年
[5]秦曾煌,《电工学(第7版)(下册)电工技术》(第七版),北京,高等教育出版社,2009年
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- 一位 减法 设计