加减法运算电路设计

电子课程设

——加减法运算电路设计￥

学院：电信息工程学院;

专业：电气工程及其自动化

班级：

姓名：

学号：

指导老师：闫晓梅

2014年12月 19日

加减法运算电路设计

一、设计任务与要求

#

1.设计一个4位并行加减法运算电路，输入数为一位十进制数，

2.作减法运算时被减数要大于或等于减数。

灯组成的七段式数码管显示置入的待运算的两个数，按键控制运算模式，运算完毕，所得结果亦用数码管显示。

4.系统所用5V电源自行设计。

二、总体框图

1.电路原理方框图：

%

图2-1二进制加减运算原理框图

2.分析：

如图1-1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。

例如：

若选择加法运算方式，则（1001）

2+（0111）

2

=（10000）

2

十进制9+7=16，

并在七段译码显示器上显示16；

若选择减法运算方式，则（1001）

2-（0111）

2

=（00010）

2

十进制9-7=2，

并在七段译码显示器上显示02。

三、选择器件

~

1.器件种类：

}

^

表3-1

2.重要器件简介：

（1）[

（2）. 4位二进制超前进位加法器74LS283：完成加法运算使用该器件。

1).74LS283 基本特性：供电电压：输出高电平电流：输出低电平电流： 8mA。

2).引脚图：

图3-1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

∑1–∑4 和输出端

C4 进位输出端3）.逻辑符号:

图3-2 4).内部原理图：

-

图3-3 5）.功能表：

表3-2

（3）异或门：74LS86

1).引脚图： 2）.逻辑符号：、

图3-4 图3-5

3）. 逻辑图：

图3-6

·

4）.真值表：

表3-3

分析：异或：当AB不相同时, 结果才会发生。

函数式：

(3).三输入或非门：74LS27

1).引脚图：

\

图3-7 2）.逻辑符号：

B A

B

A

B

A

Y⋅

+

⋅

=

⊕

=

图3-8

3）. 逻辑图：

图3-9

.

4).真值表：

表3-4

函数式：

分析逻辑功能：A 、B 、C 中只要出现“1”，则输出为“1”；只有A 、B 、C 都为“0”时，输出才为“0”。 （4）.非门：74LS04

当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平。因此输出与输入的电平之间是反向关系，也叫非门或反向器。

`

C

++=B A Y

<

图3-10

1）结构

TTL反相器由三部分构成：输入级、中间级和输出级。

2）原理

A为低电平时，T1饱和，V B1≈，V B2≈，T2和T5截止，T4和D2导通，Y为高电平；A为高电平时，V B1≈，T1倒置，V B2≈，T2和T5饱和，T4和D2截止，

Y为低电平。

74LS04为六反相器，输入是A，输出是Y，6个相互独立倒相。供电电压5V，电压范围在~内可以正常工作。门数6，每门输入输出均为TTL电平（<低电平>2v高电平）,低电平输出电流,高电平输出电流8mA。其逻辑符号、逻辑功能表、内部结构、管脚图分别如下：

？

图3-11 74LS04的逻辑图表3-5 74LS04功能表

图3-12 74LS04的逻辑符号图3-13 74LS04的管脚图

Y

A

函数式：

》

（5）.与门74LS08

1）.引脚图： 2).逻辑符号：

图3-14 74LS08管脚图图3-15

<

3）.逻辑图：

图3-16

4）.真值表：

表3-6

函数式：]

B A

Y⋅=

（6）.七段数码管：

图3-17是七段数码管的符号，数码管用七个发光二极管做成a、b、c、…、g

七段，通过七段亮灭的不同组合，来显示信息。并分为共阴极与共阳极两种。共阴极是将七个发光二极管的阴极接在一起并接在地上，阳极接到译码器的各输出端，当发光二极管对应的阳极为高电平时，发光二极管就亮，共阳极则与之相反。只要按规律控制各发光段的亮、灭，就可以显示各种字形或符号，共阴极七段数码管原理图如图3-18所示。

图3-17 图3-18

七段显示译码器是驱动七段显示器件的专用译码器，它可以把输入的二―十进制代码换成七段显示管所需要的输入信息，以使七段显示管显示正确的数码，应用原理如图所示。BCD七段译码器的输入是一位BCD码(以D、C、B、A表示)，输出是数码管各段的驱动信号(以F a~F g表示)。若用它驱动共阴LED数码管，则输出应为高有效，即输出为高(1)时，相应显示段发光。例如，当输入8421码DCBA=0100时，应显示 4，即要求同时点亮b、c、f、g段，熄灭a、d、e段，故译码器的输出应为F a~F g=0110011，这也是一组代码，常称为段码。

图3-19 共阳极数码管应用原理图图3-20 七段数码显示

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其真值表如下表所示：