十進制加法計數(shù)器

十進制加法器設計1課程設計的任務與要求課程設計的任務1、綜合應用數(shù)字電路知識設計一個十進制加法器。了解各種元器件的原理及其應用。2、了解十進制加法器的工作原理。3、掌握multisim軟件的操作并對設計進行仿真。4、鍛煉自己的動手能力和實際解決問題的能力。5、通過本設計熟悉中規(guī)模集成電路進行時序電路和組合電路設計的方法，掌握十進制加法器的設計方法。課程設計的要求1、設計一個十進制并運行加法運算的電路。2、0-9十個字符用于數(shù)據(jù)輸入。3、要求在數(shù)碼顯示管上顯示結果。2十進制加法器設計方案制定加法電路設計原理加法運算電路 ?加法運算電路 ?譯碼顯示結果圖1加法運算原理框圖如圖1所示第一步置入兩個四位二進制數(shù)。例如（1001）2,（0011）2和（0101）2，（1000）2，同時在兩個七段譯碼顯示器上顯示出對應的十進制數(shù)9,3和5,8。第二步將置入的數(shù)運用加法電路進行加法運算。第三步前面所得結果通過另外兩個七段譯碼器顯示。即:加法運算方式，則（1000）2+（0110）2=（1110）2十進制8+6=14并在七段譯碼顯示出14。運算方案通過開關S1——S8接不同的高低電平來控制輸入端所置的兩個一位十進制數(shù)，譯碼顯示器U8和U9分別顯示所置入的兩個數(shù)。數(shù)A直接置入四位超前進位加法器74LS283的A4——A1端，74LS283的B4——B1端接四個2輸入異或門。四個2輸入異或門的一輸入端同時接到開關S1上，另一輸入端分別接開關S5——S8,通過開關S5——S8控制數(shù)B的輸入，通過加法器74LS283完成兩個數(shù)A和B的相加。由于譯碼顯示器只能顯示0——9,所以當A+B>9時不能顯示，我們在此用另一片芯片74LS283完成二進制碼與8421BCD碼的轉(zhuǎn)換，即S>9（1001）2時加上3（0011）2,產(chǎn)生的進位信號送入譯碼器U10來顯示結果的十位，U11顯示結果的個位。3十進制加法器電路設計加法電路的實現(xiàn)用兩片4位全加器74LS283和門電路設計一位8421BCD碼加法器。由于一位8421BCD數(shù)A加一位數(shù)B有0到18這十九種結果。而且由于顯示的關系,當大于9的時候要加六轉(zhuǎn)換才能正常顯示，所以設計的時候有如下的真值表：C0S3S2S1S0Y數(shù)的大小84210000000超00001010001002

000110300100040010105001100600111070100008010010901010110需要轉(zhuǎn)換010111110110011201101113011101140111111510000016100010171001001810011019無關項10100020101010211011002210111023

1100002411001025110101261101112711100128111011291111013011111131由表我們可以算出Y的表達式：⑴由前16項有:Y=S3s2+S3sl⑵由后16項有:Y=CO=1由（1）（2）有Y=CO+S3s2+S3sl由于用與非門比較方便所以我選用的與非門電路有以下兩種選擇:⑴Y=J+S4s3+S4s2=J+S4s3+S4s414s4s354s2⑵Y=C4+S4s3+S4s2=C4+S4s3+S4s41464s354s2選擇（1）得到了如下的理論圖:

圖2加法實現(xiàn)電路板圖3加法器PCB板譯碼顯示電路通過加法器運算過后，分別用四個數(shù)碼管顯示出來，其中U8和U9為加數(shù)和被加數(shù)，U10和U11則為結果，U10表示十位，U11表示個位。元器件清單兩個74283N的四位超前進位加法器、一個7486N的異或門、兩個7408J的與門、一個7427N的或非門、一個7404N的非門以及四個數(shù)碼管、8個單刀雙擲開關、5V的高電平電壓和三個地極組成。其中主要芯片74283N的引腳圖如下：圖474283引腳圖其中A3-A0和B3-B0為兩個4位二進制數(shù)的輸入端，S3-S0為相加的和數(shù)輸出端，CI為相鄰低位到本位的進位輸入端，CO為本位向相鄰高位的進位輸出端。4電路圖的仿真及檢測軟件介紹Multisim本是加拿大圖像交互技術公司(InteractiveImageTechnoligics簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎的仿真工具，被美國NI公司收購后，更名為NIMultisim，而是其(即NI，NationalInstruments)最新推出的Multisim最新版本。目前美國NI公司的EWB的包含有電路仿真設計的模塊Multisim.PCB設計軟件Ultiboard、布線引擎Ultiroute及通信電路分析與設計模塊Commsim4個部分，能完成從電路的仿真設計到電路版圖生成的全過程。Multisim、Ultiboard.Ultiroute及Commsim4個部分相互獨立，可以分別使用。Multisim、Ultiboard.Ultiroute及Commsim4個部分有增強專業(yè)版(PowerProfessional).專業(yè)版(Professional)、個人版(Personal)、教育版(Education)、學生版(Student)和演示版(Demo)等多個版本，各版本的功能和價格有著明顯的差異。用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實現(xiàn)了〃軟件即元器件〃、〃軟件即儀器〃。是一個原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到，因此也很方便的在工程設計中使用。的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實驗室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡分析儀等。NI具有較為詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設計人員分析電路的性能?？梢栽O計、測試和演示各種電子電路，包括電工學、模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路及微控制器和接口電路等?？梢詫Ρ环抡娴碾娐分械脑骷O置各種故障，如開路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進行仿真的同時，軟件還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。有豐富的Help功能，其Help系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南，更要的是包含有元器件的功能解說，Help中這種元器件功能解說有利于使用EWB進行CAI教學。另外，NI還提供了與國內(nèi)外流行的印刷電路板設計自動化軟件Protel及電路仿真軟件PSpice之間的文件接口，也能通過Windows的剪貼板把電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進行編輯排版。支持VHDL和VerilogHDL語言的電路仿真與設計。利用可以實現(xiàn)計算機仿真設計與虛擬實驗，與傳統(tǒng)的電子電路設計與實驗方法相比，具有如下特點：設計與實驗可以同步進行，可以邊設計邊實驗，修改調(diào)試方便；設計和實驗用的元器件及測試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設計與實驗；可方便地對電路參數(shù)進行測試和分析；可直接打印輸出實驗數(shù)據(jù)、測試參數(shù)、曲線和電路原理圖；實驗中不消耗實際的元器件，實驗所需元器件的種類和數(shù)量不受限制，實驗成本低，實驗速度快，效率高；設計和實驗成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。

易學易用，便于電子信息、通信工程、自動化、電氣控制類專業(yè)學生自學、便于開展綜合性的設計和實驗，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新的能力。電路的調(diào)試通過學習軟件和對前面加法運算電路的設計，總結出一套簡單方便又可達到要求的方如下圖6示:當置入的數(shù)值為8和6時，通過加法器的運算，在U10和U11這兩個數(shù)碼管的十位和個位分別顯示出1和4即14。得出8+6=14。

圖6加法顯示電路5VDCD_HtXKey=SpaceOCDHt19J740BJJ115A圖6加法顯示電路5VDCD_HtXKey=SpaceOCDHt19J740BJJ115AZTJ—7427N742BINliI腐口7404NurJTUM：1ME裁SEI5總結及心得通過這次課程設計，讓我更加深刻了解課本知識，并且讓我以往對知識的疏忽得以補充，比如在設計過程中遇到一些模糊的公式和專業(yè)用語，比如在選擇加法器型號時，在查詢使用手冊時，有的數(shù)據(jù)很難查出，但是這些問題經(jīng)過這次設計，都一一得以解決，我相信這本書中還有很多我未搞清楚的問題，但是這次的課程設計，讓我重溫了課本上的的基礎知識，為我以后工作打下了的基礎。同時，本次課程設計讓我學會使用了NIMultisim軟件，了解了它的功能和使用方法，這為以后自己的學習和工作這方面的課程提供了一個良好的實驗平臺。6參考文獻[1]楊頌華、馮毛官